课程介绍
氢同位素在材料中的渗透滞留行为产生重要影响。 原子尺度模拟是研究极端条件下材料行为的有效工具，本文通过分子动力学模拟的方法对氢在 α 铁中 的行为，以及空位、自间隙原子和位错对其的影响。首先，我们利用均方位移法研究了不同温度下，氢原 子在 α 铁中的扩散系数，进而得到扩散激活能，这些参数为将来宏观尺度的模拟提供了重要参数。其次， 我们研究了不同的空位和自间隙原子浓度对氢扩散的影响机制。我们发现，空位和自间隙原子都对扩散起 到抑制作用，空位的作用更显著，并且随着温度升高，空位和自间隙原子对氢扩散的影响逐渐减弱，特别 地，当温度高于 550 K 时，自间隙原子对氢扩散几乎没有影响。此外，我们还研究了 α 铁中 1/2 螺位错和 1/2{110}刃位错附近氢的行为。我们先通过分子静力学的方法研究了位错附近氢结合能的分布，再利用 NEB 算法研究了氢原子在位错核心处的不同迁移路径和迁移能垒，最后再利用分子动力学的方法验证了特定温 度下氢原子在位错核心处的迁移机制。我们的模拟结果表明 α 铁中沿着这两种位错扩散都十分缓慢，这两 种位错都不能为氢扩散提供快速通道。氢原子在刃位错核心处的最低能垒迁移路径是一组与位错线斜交的 平行线段，在螺位错核心处的最低能垒路径是一条环绕为错线的螺旋线。
长沙市工商行政管理局