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1、作為放射性金屬,钚(Pu)易受老化的影響。Pu衰變時(shí),由于衰變產(chǎn)物氦(He)原子會(huì)聚集成團(tuán)簇和氦泡,從而導(dǎo)致Pu機(jī)械性能下降。Pu中氦行為的機(jī)理對(duì)于探索Pu自輻照損傷老化是很重要的。由于在室溫下,δ-Pu的活潑性和不穩(wěn)定性,用實(shí)驗(yàn)研究δ-Pu中的He行為是困難的。然而,若尋找一種物質(zhì)作為δ-Pu的替代品,通過(guò)研究該物質(zhì)的輻照損傷可以間接得知輻照損傷對(duì)δ-Pu材料性能的影響,那么對(duì)δ-Pu的研究將會(huì)邁進(jìn)一大步。本文在前人的基礎(chǔ)上,選用金(
2、Au)—銀(Ag)合金作為δ-Pu的替代物。采用基于密度泛函理論的從頭算方法研究了氦原子點(diǎn)缺陷在fcc Au-Ag合金中的行為。我們使用基于密度泛函理論的VASP程序包,以fcc Au-Ag合金為主要研究對(duì)象,進(jìn)行了以下幾項(xiàng)計(jì)算工作:
(1)研究了He原子在Au、Ag純金屬中的穩(wěn)定位置,結(jié)果顯示He原子在fcc純金屬Au和Ag中相對(duì)穩(wěn)定位置排列規(guī)律:替換位置→八面體間隙→四面體間隙,在兩種金屬(Au和Ag)中He原子相似的穩(wěn)定
3、性可能歸因于宿主原子(Au和Ag)與He原子之間相似的相互作用,因?yàn)槎哂邢嗨频碾娮咏Y(jié)構(gòu):Au(5d106s1)和Ag(4d105s1).
(2)計(jì)算了He原子在Au3Ag2合金中可能的間隙和替換位置的形成能,并分析了He原子占據(jù)位置的相對(duì)穩(wěn)定性,以八面體間隙為例,對(duì)He原子在Au3Ag2合金中占據(jù)位置的態(tài)密度進(jìn)行了分析,并對(duì) He原子點(diǎn)缺陷在 Au3Ag2合金中的遷移做了初步研究。計(jì)算數(shù)據(jù)表明單個(gè) He原子點(diǎn)缺陷在 Au3A
4、g2合金中位置占據(jù)的先后順序依次為:替換位置、八面體間隙和四面體間隙位置。He雜質(zhì)在Au3Ag2合金中的穩(wěn)定性主要依賴于最近鄰宿主金屬原子的分布配置,間隙He原子更喜歡停留在近鄰Ag原子較多的位置,而替位He原子更喜歡留在近鄰Au原子較多的位置。在Au3Ag2合金中,金屬原子的d軌道和He原子的p軌道之間的雜化作用對(duì)間隙He原子點(diǎn)缺陷的相對(duì)穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。間隙He原子會(huì)首先占據(jù)octa-1位置,低溫情況下He原子不易從octa
5、-1位置經(jīng)tetra-3遷移到鄰近的octa-1位置。
(3)計(jì)算了He原子在AuAg合金中所有缺陷位置的形成能,并分析了He原子占據(jù)位置的相對(duì)穩(wěn)定性,對(duì)間隙He原子在AuAg合金中占據(jù)位置的態(tài)密度進(jìn)行了分析,并對(duì)He原子點(diǎn)缺陷在AuAg合金中的遷移做了初步研究。結(jié)果表明和Au3Ag2合金時(shí)的情形一樣,單個(gè)He原子點(diǎn)缺陷在AuAg合金中位置占據(jù)的先后順序依次為:替換位置、八面體間隙和四面體間隙位置。He雜質(zhì)原子在AuAg合金中
6、的穩(wěn)定性主要依賴于最近鄰宿主金屬原子的分布配置,He原子喜歡停留的位置周?chē)慕饘僭臃植寂cAu3Ag2合金中的情況一致。在AuAg合金中,金屬原子的d軌道和He原子的p軌道之間的雜化作用對(duì)間隙He原子點(diǎn)缺陷的相對(duì)穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。在AuAg合金中間隙He原子會(huì)首先占據(jù)octa-2位置,低溫情況下He原子不易從octa-2位置經(jīng)octa-1遷移到鄰近的octa-2位置,當(dāng)He占據(jù)在形成能稍高一些的tetra位置時(shí),可能在兩個(gè)相鄰的
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