《位錯和雜質偏析對W中H擴散影響的緊束縛模型研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由雷華平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：位錯和雜質偏析對W中H擴散影響的緊束縛模型研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：雷華平
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
W作為受控核聚變反應堆中最有潛力的面向電漿材料受到廣泛研究。W體內的缺陷、雜質與H同位素(D/T)的相互作用不僅導致D/T滯留,還引起材料性能退化。在原子/電子層次研究缺陷微結構性質以及它們與D/T滯留的關係對深入理解W基材料性能退化有重要意義。高性能、高通用性的原子相互作用勢模型是缺陷研究必不可少的計算平台。本項目將建立W-C-H三元系統的緊束縛模型,並基於這個模型研究W中點缺陷、C雜質和H原子與螺位錯的相互作用以及它們的偏析規律；然後通過分子動力學模擬計算不同位錯微結構對H擴散和滯留行為的影響。同時,通過化學鍵分析方法,從電子軌道相互作用的角度分析和歸納位錯、C雜質和H原子相互作用的規律和物理機制。本項目將建立面向電漿材料缺陷研究的緊束縛模型勢參數資料庫，研究結果將有助於深入理解W基面向電漿材料的輻照損傷機制,並為新材料設計和改進提供指導。
結題摘要
W作為核聚變反應堆中面向電漿材料被廣泛研究。W體內的缺陷、雜質與H/He的相互作用導致D/T/He滯留，引起材料性能退化。為了研究W缺陷的微觀結構和性質，理解缺陷、雜質與H/He相互作用的微觀機制，原子尺度的模擬軟體成為必不可少的研究工具之一。為了在通用性、準確性和計算效能之間取得平衡， 需要發展基於緊束縛近似的原子間相互作用模型。為此，本項目圍繞缺陷性質和發展新方法開展工作，取得如下成果。（1）發展W-C-H-He四元系統的環境依賴緊束縛模型（Environment-Dependent Tight-Binding potential models (EDTB), Cai-Zhuang WANG etal., Handbook of Materials Modeling, ed S. Yip, Netherlands, Springer, 2005, pp. 307.）在原EDTB模型中，提出新的鍵長標度泛函形式，解決異種原子間的有效相互作用問題，增強模型的通用性。目前已完成W-W、C-C、H-H和He-He的EDTB模型參數的最佳化工作。（2）研究W中點缺陷、C雜質和H/He與螺位錯的相互作用規律A.發現W中½[111]{110}螺位錯具有多態位錯核結構除已報導的非極化位錯核結構外，還存在兩種簡併的極化位錯核和一種擴展位錯核結構。多態位錯核結構有可能揭示W中新的塑性形變機制。B.發展聲子能帶反摺疊方法和程式該方法優於常用的PHONOPY程式包，可以研究粒子數非公度系統(點缺陷，重整化表面等)和超包/原包幾何結構非公度系統，同時引入權重簡併度描述聲子能帶退簡併過程。該方法已用於W中“空位-雜質”複合缺陷輔助的C偏析的動力學穩定性研究。（3）發展化學鍵分析方法，用直觀的化學語言闡述缺陷的熱力學穩定性在研究W中廣義堆垛層錯（Generalized Stacking Faults, GSF）過程中發展一套化學鍵分析方法，並與法國科研中心CIMAP實驗室的Pierre RUTERANA教授（實驗工作）合作，成功將該方用於GaN/ZnO晶界原子結構辨析，闡述晶界的熱力學穩定性。本項目繼續進行W-C、W-H/He和C-H/He的EDTB模型參數，儘快將已獲得的研究成果整理髮表。
