[发明专利]辐照下锆基合金中位错环半径动力学模拟方法及模型系统

权利要求书

1.辐照下锆基合金中位错环半径动力学模拟方法，其特征是，包括以下步骤：

S101：基于反应速率理论方法建立模拟位错结构的演化和辐照生长模型；

S102：建立基于演化和辐照生长模型的位错环半径动力学模型；

S103：将获取的材料参数作为数值模拟参数输入至位错环半径动力学模型；

S104：位错环半径动力学模型根据数值模拟参数模拟计算位错环半径与合金元素含量、晶粒尺寸、温度、剂量率的依赖关系；

所述演化和辐照生长模型建立具体为：

二元锆基合金中A、B两种原子的浓度分别为c_A、c_B，c_A、c_B服从守恒定律c_A+c_B＝1；

若锆基合金受到持续辐照，则根据NRT标准的剂量率计算：K_NRT≈σ_dv_FPΦ；其中，K_NRT是辐照剂量率；σ_d是中子横截面，v_FP是级联中产生的Frenkel对数，Φ是总的粒子通量；

若在级联中存在部分重组的缺陷∈r，则以最短表示法表示损伤速率K：K＝K_NRT(1-∈r)；

在级联中产生的间隙原子、空位分别以效率ε_i、ε_v团簇化，间隙原子的总量为：

基于反应速率理论方法设定每种类型的间隙原子都是由相应类型的原子产生的，当原子离开相应位置时，级联会产生空位；空位产生过程速率由损伤速率K定义，湮灭过程由点缺陷阱和扩散系数定义的速率描述；每种间隙原子均考虑复合过程，点缺陷的动力学方程如下：

其中，表示每种间隙原子的扩散系数，表示对应网络位错、位错环、晶界和沉淀的吸收阱强度；其中，表示每种间隙原子的浓度，c_v表示空位的浓度；

将间隙原子的吸收阱强度定义为表示在所有晶体学方向j的总和，考虑了网络位错密度间隙环和空位环的密度其中，分别表示对应的环半径和环数密度；

与半径λ_{n GB}在三个笛卡尔方向n＝(x，y，z)之一的晶界有关；

是尺寸为r_p和密度为Np的沉淀物的吸收阱强度；

表示引起点缺陷运动与位错、环、晶界和相界面差异的偏差系数，α^{·}与相应的复合速率常数有关，计算公式具体为：

其中，与捕获半径有关；a^A，B是由合金成分定义的有效晶格参数；与每个相中的空位扩散率有关；Ω^A，B是相应的原子体积；若晶格失配足够小，则将并且假设

2.根据权利要求1所述的辐照下锆基合金中位错环半径动力学 模拟方法，其特征是，所述偏差系数具体为：

偏差系数之间具有以下关系：表示基面上不形成间隙环；

若考虑晶界，则将Z_GB作为位错环半径的函数来描述多晶锆合金的辐照生长和蠕变；至少有空位和间隙型的位错环、晶界和界面的偏差系数是辐照过程中位错环半径增长的函数，而网络位错的偏差系数保持不变；

将代入考虑晶界的模型中，则位错环的偏差系数取值具体为：

μ＝{i，v}，Υ＝{I，V}

设定环的捕获半径是柏氏向量的对应值；是相应环半径的衰减函数，通过引入限制取值；

则偏差系数取值为：

λ_{n GB}＝λ_GB

若Z_{n p}与Z_{n GB}具有相同的结构，则r_p代替λ_GB。

3.根据权利要求2所述的辐照下锆基合金中位错环半径动力学模拟方法，其特征是，所述二元锆基合金中，通过组合两个间隙原子的方程得到描述间隙原子和空位总量动态的简化体系，具体为：

设定A组分是主元，则B组分是次元；在平均场近似中，合金成分的平均浓度为则

间隙原子遵循点缺陷之和的定律关系：

将两个间隙原子的方程组合得到以下的简化体系：

其中，是空位的位错吸收阱强度，