氢氘共存下BCC-Fe中气孔演化规律
材料科学
2025-04-29 v1 原子与分子团簇
原子物理
摘要
在聚变环境中，理解由放射性转化产氢（H）、氦（He）以及辐照位错位损伤在铁基合金中的协同作用，对于开发聚变堆结构材料至关重要。当H和He原子同时掺入晶体中时，辐照产生的气孔缺陷（空穴和气泡）与H、He的相互作用及其演化行为仍不清楚。本文通过分子动力学（MD）计算和统计热力学相结合，系统研究了BCC铁（Fe）中含H和He气孔的演化行为。首先建立了一套适用于描述Fe-H-He三元势函数的高效方法。基于新开发的MD模型，系统考察了H/He原子和气孔在不同温度和气孔结构条件下的演化行为。具体阐明了H/He被捕获的动力学过程。此外，运用热力学分析评估了气孔 trapped H的可行性。结果在动力学和热力学层面均与实验结果高度一致，为从H-He协同作用下形成核心-壳结构（其中He被限制在气孔中心，H在表面积聚）提供了重要依据。该工作为在H-He相互作用存在下，气孔在较大时间和空间尺度上的核化与生长提供了机理性见解。
引用
@article{arxiv.2504.19528,
title = {Evolution of cavities in BCC-Fe with coexisting H and He under fusion environments},
author = {Jin Wang and Fengping Luo and Tao Zheng and Bowen Zhang and Yuxin Liu and Denghuang Chen and Xinyue Xie and Mohan Chen and Hong-Bo Zhou and Fei Gao and Jianming Xue and Yugang Wang and Chenxu Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.19528},
year = {2025}
}