理解低活化钢的力学性能

低活化铁素体/马氏体（RAFM）钢是具有在第四代裂变与聚变反应堆中潜在应用的结构材料。我们使用密度泛函理论来审视基于体心立方 FeCrWVMn 固溶体的三种 RAFM 钢主要合金相的微观力学性能。我们评估了铁磁 $\alpha$-Fe 与 Fe$_{91}$Cr$_{9}$（它们是 RAFM 钢的主要构筑块）的晶格参数与弹性性质，并详细分析了计算所得的 V、Cr、Mn 和 W 对 Fe$_{91}$Cr$_{9}$ 力学性能的合金化效应。弹性参数的组分依赖性被分解为电子与体积贡献，并针对覆盖 RAFM 钢中典型区间的合金化水平进行了研究。结果表明，对 Fe$_{91}$Cr$_{9}$ 性质的各溶质效应的线性叠加，为 RAFM 钢所得的 \emph{ab initio} 值提供了极好的近似。内在延性通过 Rice 唯象理论利用表面与不稳定层错能进行评估，并将预测与经验准则所得结果进行对比。研究发现，添加 V 或 W 可增强延性，而额外的 Cr 或 Mn 使 RAFM 基合金更脆。