fcc镍中的溶质-点缺陷相互作用、耦合扩散与辐照诱发偏析
材料科学
2021-01-27 v1 应用物理
摘要
暴露于辐照下的材料中溶质的辐照诱发偏析(RIS)是一个众所周知的问题。它通过促成硬化和脆化等辐照诱发退化现象而影响核反应堆堆芯部件的使用寿命。本工作考察了面心立方(fcc)Ni-X(X = Cr、Fe、Ti、Mn、Si、P)稀二元合金中的RIS倾向。目标是研究实验观测到的偏析背后的驱动力与动力学机制。借助第一性原理计算,确定了点缺陷的稳定性及其与溶质的相互作用,以及迁移能与尝试频率。随后在平均场框架下计算输运与扩散系数,以全面刻画合金中溶质-缺陷的动力学耦合。结果表明,除Cr外,所考虑的所有溶质在热迁移与辐照诱发迁移过程中均偏好空位介导扩散而非间隙介导扩散。另一方面,Cr优先以混合哑铃构型迁移。本文显示P和Si在材料辐照过程中于汇处富集,而Fe和Mn耗竭。另一方面,Ti和Cr在低温区富集与高温区耗竭之间呈现交叉转变。本工作结果与此前体心立方(bcc)Fe中的研究进行了比较,并在奥氏体合金RIS的背景下予以讨论。
引用
@article{arxiv.2009.11132,
title = {Solute-point defect interactions, coupled diffusion, and radiation induced segregation in fcc nickel},
author = {E. Toijer and L. Messina and C. Domain and J. Vidal and C. S. Becquart and P. Olsson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.11132},
year = {2021}
}