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辐照损伤对钨晶格热导率影响的分子动力学研究

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钨是最具应用前景的面向等离子体候选材料,但核聚变堆内强烈的辐照环境会使钨的近表面区域产生辐照损伤,进而影响其关键的导热性能.本文构建了包含辐照损伤相关缺陷的晶体钨模型,并采用非平衡分子动力学的方法定量研究了这些缺陷对钨导热性能的影响.结果 表明,随中子辐射能量的增加,晶体内部留下的Frenkel缺陷数目增多进而导致钨的晶格热导率降低;间隙原子比空位更易于向晶界偏聚,且钨中的间隙钨原子与空位相比,使晶格热导率下降程度更大.纳米级氦气泡导致晶格热导率的显著降低,气孔率为2.1％时晶格热导率降至完美晶体的约25％.这些不同的缺陷造成不同程度的周围晶格扭曲,增加了声子散射几率,是导致晶格热导率下降的根源.
Molecular dynamics study on the effect of radiation damage on the lattice thermal conductivity of tungsten

冉玉柱、康瑶、王旭东、姚曼

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大连理工大学材料科学与工程学院,大连116024

晶格热导率 钨 辐照损伤 分子动力学

国家自然科学基金

21233010

2022

10.19855/j.1000-0364.2022.034002

原子与分子物理学报
四川大学,四川省物理学会,中国物理学会原子与分子物理专业委员会

原子与分子物理学报

北大核心
影响因子：0.296
ISSN：1000-0364
年,卷(期)：2022.39(3)
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