低能碰撞级联过程中掺杂铁晶界内的初级缺陷产生
材料科学
2024-03-20 v1 计算物理
摘要
本研究探讨了纳米晶铁中晶界（GBs）与辐照诱导缺陷之间错综复杂的相互作用，并强调了铜等掺杂物的作用。利用分子动力学模拟，研究描绘了晶界性质（如晶界能和缺陷形成能）如何影响低能碰撞级联中缺陷的形成与演化。研究揭示，晶界不仅增加了缺陷产量，还表现出对间隙原子相对于空位的明显偏好，这种行为受级联与晶界邻近程度的显著调制。研究表明，掺杂物的存在会改变晶界性质，影响缺陷产生的速率和类型，从而凸显了晶界特性、掺杂元素与缺陷动力学之间复杂的相互作用。此外，研究还发现晶界的结构特征在级联演化和缺陷生成中起着关键作用，某些晶界构型会因应级联而发生重构。例如，一个纯铁扭转晶界的重构表明，晶界几何结构可以显著影响缺陷生成机制。这些发现指出了晶界工程在开发具有增强辐射耐受性材料方面的潜力，倡导一种精细化的材料设计方法。通过调控晶界性质并选择性地引入掺杂元素，可以优化材料，使其表现出对辐照诱导损伤的卓越抵抗力，为核反应堆及其他易受辐射环境中的应用提供了见解。
引用
@article{arxiv.2403.12257,
title = {Primary Defect Production in Doped Iron Grain Boundaries during Low Energy Collision Cascades},
author = {Yang Zhang and Blas P. Uberuaga and Enrique Martinez Saez and Jason R. Trelewicz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.12257},
year = {2024}
}