工艺参数对铀表面铝镀层热应力分布影响

为了防止铀的腐蚀，采用在铀表面磁控溅射镀铝，但使用中发现铝镀层内产生了较大的应力，影响镀层结合强度及使用性能。通常认为，薄膜内的应力有热应力和生长应力两种。文中通过改变沉积温度、镀层厚度以及镀层力学性能分数，研究它们对镀层热应力分布的影响，从而为改善铀表面铝镀层内热应力分布提供理论依据。     

水在二氧化钚表面吸附行为的模拟

采用Kinetic Monte Carlo方法对水在PuO₂表面的吸附行为进行数值模拟研究,通过对Statebake,Haschke等的实验数据进行数值拟合得到水的脱附活化能:0~0.5层为200 kJ·mol^-1,0.5~1层为135 kJ·mol^-1,1~2层为47·6 kJ.mol^-1,2~3层为43.8 kJ·mol^-1,3层以后为41.1 kJ·mol^-1;采用这些参数对不同升温速率下的热脱附谱以及不同温度、水分压下的吸附等温线和等压线进行预测.     

温度对fcc铁中氦行为的影响研究

温度对fcc铁中的氦行为具有重要的影响,编写了居于fcc晶格的面向对象动力学蒙特卡罗程序（Object Kinetic Monte Carlo）,采用该程序结合分子动力学（MD）方法对fcc铁中的氦行为进行多尺度模拟,研究了温度对fcc铁中氦行为的影响,给出了不同温度退火过程中氦行为的原子细节。模拟结果表明引入一定量的非热平衡空位可以使模拟结果与文献实验结果有非常好的吻合;室温至1073K,温度对氦行为影响可以分为四个阶段：第一阶段,298-473K,正电子长寿命随退火温度增加略有减少,这主要由于非热平衡空位浓度降低;第二阶段,473-673K,正电子长寿命随退火温度增加而增加,主要由于晶粒内平均氦泡尺寸增加;第三阶段,673-873K,正电子长寿命随退火温度增加而迅速减少,主要是由于氦泡的平均尺寸减小和晶粒内的空位浓度降低;第四阶段,873-1073K,正电子长寿命随退火温度增加而迅速增加,与晶粒内氦泡的平均尺寸变大,且空位浓度随温度的增加而指数增加有关。     

温度对bcc铁中He行为影响的模拟研究

温度对bcc铁中的He行为有重要的影响,基于bcc晶格的晶格动力学蒙特卡罗（Lattice Kinetic Monte Carlo,LKMC）方法,模拟研究了298—1298 K范围内温度对bcc铁中He行为的影响.结果表明：温度对bcc铁中He行为的影响可以分为4个阶段：（1）298—598 K,（2）598—798 K,（3）798—998 K,（4）998—1298 K.第一阶段随着温度的增加,晶粒内He原子浓度略有降低,但He泡中平均He原子个数迅速增加;第二阶段随着温度的增加,晶粒内的He原子浓度迅速降低,但He泡中平均He原子个数几乎不变;第三阶段随着温度的增加,晶粒内的He原子浓度和He泡中平均He原子个数均迅速减少;第四阶段随着温度的增加,晶粒内He原子浓度以及He泡中平均He原子个数均有所增加,到1298 K时,晶粒内He原子浓度与室温时相近,几乎没有He原子从铁晶粒内逃逸出.模拟结果与文献正电子湮灭实验结果有很好的吻合. 关键词： bcc铁 He 晶格动力学蒙特卡罗 温度     

大气环境中铈氧物组成研究

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(EDS)研究了大气环境中铈氧化物的组成变化. 实验结果表明, 大气环境中铈的氧化物主要由Ce2O3, Ce7O12和CeO2构成, 氧化初期主要是Ce2O3, 随着氧化时间增加, 大部分Ce2O3逐渐转变为Ce7O12, 而在局部微裂纹集中处直接生成CeO2, 随着氧化过程的进行, Ce7O12逐渐转变为CeO2, 240 h后 Ce7O12几乎完全转变为CeO2;扫描电镜结合能谱分析表明Ce7O12主要以连续致密氧化膜存在, 而CeO2则出现大量微裂纹, 这种变化与两者密度上的差异有关.     

铀表面铝镀层热应力分布

铀是非常活泼的金属，在大气环境中很容易发生腐蚀，通过磁控溅射方法，在铀表面镀铝可以对铀起到很好的防腐蚀效果，但经过磁控溅射以后，薄膜内会产：生应力，从而影响了铀表面铝镀层的结合强度及使用性能。一般认为，薄膜内的应力来源于两个方面：一是热应力，二是生长应力。热应力是由于薄膜与基体热膨胀系数不同经温度变化引起的，而生长应力则来自于薄膜与基体物理性质的不同，以及薄膜中的结构缺陷。对于一种确定结构的膜基体系，生长应力比较固定，而热应力却可以通过磁控溅射工艺进行一定的调整。文中采用热弹塑性有限元分析方法，对铀表面磁控溅射沉积铝镀层的热应力分布进行了研究。     

温度对bcc铁中He行为影响的模拟

介绍了一种模拟bee铁中长期He行为的晶格动力学蒙特卡罗方法（LKMC），它采用分子动力学或第一性原理计算方法计算得到的金属中缺陷的迁移能、形成能、离解能等数据作为输入参数，根据这些参数计算得到模拟体系的事件集，然后通过抽样方法得到体系的下一状态，从而实现对金属中He和缺陷相互作用过程的模拟。根据Robison等描述的LKMC模拟步骤，编写了用于模拟bee金属中He行为的LKMC程序，采用该程序模拟研究了温度对bee铁中He行为的影响。     

嵌入原子法计算金属钚中点缺陷的能量

钚因放射性衰变而出现老化效应.钚中点缺陷的性质和行为是理解钚老化效应的一个基础和前提.运用分子动力学模拟技术,计算了金属钚中点缺陷和点缺陷团簇的形成能和结合能.其中钚-钚、钚-氦和氦-氦相互作用势分别采用嵌入原子多体势、Morse对势和Lennard-Jones对势.计算结果表明,单个自间隙原子易以〈100〉哑铃状形态存在;间隙氦原子在理想晶格的八面体间隙位置相对较为稳定;氦原子与空位的结合能较大,在钚的自辐照过程中两者易于结合并形成氦-空位团簇;氦-空位团簇的形成能随氦原子数的增加而增大,当氦与空位的数     

Molecular dynamics simulations of point defects in plutonium grain boundaries

A modified analytic embedded atom method (MAEAM) potential is constructed for fcc updelta-Pu. Molecular dynamics (MD) simulations with the potential are performed to investigate the interactions between two symmetrical tilt grain boundaries (GBs) and point defects such as He atom, vacancy and self-interstitial atom (SIA) in Pu. The calculated results show that point defect formation energies are on average lower than those in the lattice but variations from site to site along the GBs are very remarkable. Both substitutional and interstitial He atoms are trapped at GBs. Interstitial He atom is more strongly bound at the GB core than the substitutional He atom. The binding energy of SIA at GB core is higher than those of He atom and vacancy. GB core can bind many He atoms and SIAs due mainly to the fact that it contains many vacancies. Compared with He atom and SIA, the vacancy far from GB core is difficult to diffuse into the core. The GBs can act as sinks and sources of He atoms and SIAs, which may be a reason for the swelling of Pu after a period of self-irradiation because of the higher concentration of vacancy in the bulk.