王东杰
- 作品数：33 被引量：25H指数：3
- 供职机构：中国原子能科学研究院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家高技术研究发展计划大型先进压水堆核电站重大专项更多>>
- 相关领域：核科学技术金属学及工艺一般工业技术文化科学更多>>
- 奥氏体不锈钢辐照脆化预测模型建立及验证
- 2024年
- 奥氏体不锈钢因具有较高的断裂韧性,是反应堆内重要的结构材料。在长期服役过程中,奥氏体不锈钢会遭受中子辐照引起微观结构变化,从而导致断裂韧性下降,影响其服役行为。在反应堆延寿时需考虑奥氏体不锈钢的辐照脆化行为,即断裂韧性降低行为。辐照后断裂韧性实验数据较少,而辐照后拉伸性能实验数据较多,根据断裂韧性与拉伸性能的关系,可以用辐照后拉伸性能数据实现对辐照后断裂韧性的行为预测。为预测奥氏体不锈钢辐照脆化性能,首先根据辐照硬化和辐照后微观结构信息关联模型,利用辐照后微观结构信息实现对辐照后拉伸屈服应力的预测;再根据辐照硬化和断裂韧性的关联模型,利用辐照前的均匀延伸率、屈服应力/流体应力和断裂韧性,结合拟合获得的辐照后流体应力、均匀延伸率,实现奥氏体不锈钢辐照后断裂韧性预测,即实现对奥氏体不锈钢辐照脆化的预测。通过以上步骤,可基于辐照后微观结构信息直接预测奥氏体不锈钢辐照后的断裂韧性。利用文献中获得的奥氏体不锈钢辐照后微观结构实验数据对辐照后断裂韧性进行预测,断裂韧性预测值与文献中报道的奥氏体不锈钢断裂韧性实验值基本吻合,验证了模型的有效性。研究表明,辐照后出现的位错环是引起奥氏体不锈钢辐照脆化的主要微观结构。未来可根据实验测得或模拟计算获得的辐照后微观结构信息,实现对奥氏体不锈钢辐照脆化的预测,为反应堆延寿提供理论指导。
- 贾丽霞王东杰贺新福吴石杨文
- 关键词：堆内构件奥氏体不锈钢断裂韧性辐照脆化
- FeCr合金中Cr含量对微观结构影响的原子尺度模拟研究被引量：3
- 2018年
- 低温辐照脆化是影响铁素体/马氏体(F/M)钢服役的主要问题之一。F/M钢低温辐照脆化的主要机理是辐照产生的纳米缺陷(如位错环、α′相(富Cr团簇)等)阻碍位错运动。本文利用分子动力学方法和迈氏蒙特卡罗方法对F/M钢模型材料——FeCr合金(Fe7%Cr、Fe9%Cr、Fe14%Cr)中Cr元素析出成团簇及在位错环上偏析的机理进行研究,并分析Cr团簇析出与合金成分的关系以及位错环尺寸、位错环类型和合金中Cr含量对位错环上Cr偏析量的影响。模拟结果表明:热力学模拟后,高Cr含量(>9%)的FeCr合金中会析出Cr团簇,且基体内Cr含量越高,析出的Cr团簇尺寸越大;在所研究的3种FeCr合金中,受位错环张应力场作用,合金元素Cr均会在位错环的外围偏析,且FeCr合金中Cr含量越高,Cr在位错环上偏析量越高。低Cr的FeCr合金中Cr对其辐照硬化的影响需考虑位错环上Cr偏析的影响,高Cr的FeCr合金中Cr元素对其辐照硬化的影响需综合考虑Cr团簇及位错环上Cr偏析。
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- 关键词：位错环
- 一种辐照导致材料结构演化的模拟方法和系统
- 本申请提供了一种辐照导致材料结构演化的模拟方法和系统。所述方法包括：获取不同缺陷浓度和元素含量下的团簇的成分、团簇内原子的分布、以及团簇的几何结构；获取所述不同缺陷浓度和元素含量下的团簇中能量最低的团簇的几何结构、团簇成...
- 贺新福豆艳坤王东杰贾丽霞杨文吴石曹晗曹金利
- 文献传递
- 电子辐照条件下高纯铁中位错环演化的多尺度模拟被引量：5
- 2017年
- 辐照诱导材料微观结构演化导致的材料力学性能降级或尺寸不稳定性是限制反应堆安全与经济性的关键因素之一。本文基于速率理论建立了辐照诱导材料微观结构演化的物理模型,并开发了模拟程序Radieff。采用分子动力学计算了高纯铁中缺陷的形成能、结合能、迁移能以及间隙原子位错环的构型,在此基础上模拟了电子辐照诱导高纯铁内位错环的演化过程,并与实验结果进行了对比。基于分子动力学的计算结果表明,当间隙原子团簇包含3个间隙原子时,团簇的排列方式为〈110〉构型,间隙原子团簇包含4个以上间隙原子时,团簇排列方式变为〈111〉构型。此外基于Radieff研究了400~600K温度范围内,损伤速率为1.5×10-4 dpa/s电子辐照条件下,位错密度对位错环演化的影响,位错密度对位错环数密度及其平均尺寸的影响取决于位错以及间隙原子团簇对间隙原子的阱强度;在464K和550K温度下辐照,位错环数密度及其平均尺寸分别在位错密度增加到1011 cm-2和1010 cm-2后急剧减小,这是由于此时位错对间隙原子的阱强度会大于间隙原子团簇对间隙原子的阱强度。
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- 关键词：分子动力学高纯铁位错环辐照损伤
- 反应堆压力容器钢中溶质元素空位型扩散机理研究
- 辐照或热老化导致元素偏析和沉淀析出是反应堆压力容器(reactor pressure vessel,RPV)钢性能退化的主要影响因素,点缺陷与合金/杂质元素结合与扩散是引起元素偏析和沉淀析出的主要原因.本文利用分子动力学...
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- 关键词：反应堆压力容器用钢溶质元素
- 辐照缺陷产生过程的模拟方法和系统
- 一种辐照缺陷产生过程的模拟方法，包括：确定高能粒子辐照在模拟体系中所产生的初级离位原子能谱；获得不同能量初级离位原子的生成概率，基于概率重复进行初级离位原子抽样获得大量初级离位原子；采用高通量计算模拟技术，并发开展大量初...
- 吴石王东杰曹晗贺新福曹金利贾丽霞赵永鹏豆艳坤王瑾杨文
- 基于AKMC方法研究Mn对Cu团簇析出的影响被引量：2
- 2021年
- Cu团簇析出是影响FeCu合金体系安全服役的主要因素之一。本文基于原子动力学蒙特卡罗(AKMC)方法研究了热老化条件下,合金元素Mn对Fe-1.34at.%Cu-X at.%Mn(X为0、0.27、1.2、3、5)合金中Cu团簇析出的影响。研究结果表明,随着体系中Mn含量的增加,析出形核的纳米级Cu团簇的数密度不断增加;Mn含量对形核Cu团簇的平均尺寸影响不大。团簇中主要成分为Cu;团簇中Mn含量随初始基体中Mn含量的增加而增加。合金元素的成团参与百分比决定了团簇平均尺寸。Cu-Vac复合体较强的扩散能力及其较远的扩散距离是造成Cu团簇析出的主要因素;而Mn的加入会抑制Cu-Vac复合体的可移动距离和可移动能力,从而提高Cu团簇的数密度。合金元素Mn的加入会影响形核Cu团簇的尺寸、数密度,从而影响Cu团簇引起的硬化效应。
- 贾丽霞贺新福王东杰商红慧吴石曹金利豆艳坤曹晗王瑾杨文
- 位错环上的Cr偏析对辐照硬化影响的原子尺度模拟研究被引量：1
- 2019年
- 低温辐照脆化是影响低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢服役的主要问题之一。RAFM钢低温辐照脆化的主要机理是辐照产生的纳米缺陷(如位错环、析出物等)阻碍位错运动。本文利用分子动力学方法研究了bcc-Fe内刃型位错线与1/2〈111〉间隙位错环的相互作用,并对比分析了Cr偏析在位错环上对其硬化的影响。研究结果表明:刃型位错线挣脱位错环所需临界剪切应力(CRSS)与位错环的伯格斯矢量有关;在本文所研究条件下,在一定温度范围内,Cr偏析在位错环上会使得位错线挣脱所需CRSS增加,引起硬化增强。
- 贾丽霞贺新福吴石曹晗王东杰豆艳坤杨文
- 关键词：位错环分子动力学
- FeCuMnNi合金体系中溶质-空位团簇的原子尺度研究
- 2023年
- 反应堆压力容器(reactor pressure vessel,RPV)是核反应堆中不可更换的关键部件,辐照脆化是影响其安全运行的主要因素。溶质缺陷团簇是中子辐照后RPV钢中的主要微观缺陷,研究其形核长大机制有助于理解RPV钢的辐照损伤行为。本文采用Metropolis蒙特卡罗方法模拟得到FeCuMnNi合金体系中溶质-空位团簇的稳定构型,结合分子静力学方法从原子尺度研究溶质原子与空位团簇的作用机理,分析探讨溶质-空位团簇的形核长大机制。结果表明,在FeCuMnNi合金体系中,Cu原子相较于Mn、Ni会优先在空位团簇表面偏析,形成的溶质-空位团簇为球形壳层结构;Mn会促进溶质-空位团簇的长大,而Ni对于溶质-空位团簇尺寸的影响很小,Mn、Ni存在协同效应,会促进溶质-空位团簇的形核长大;溶质-空位团簇中溶质原子的结构和能量存在相关关系,空位团簇可直接改变其附近溶质原子的结构,导致内层溶质原子能量显著高于外层原子,长大过程逐渐由空位团簇主导转变为外层溶质原子主导。以上结果有助于理解中子辐照后RPV钢中微观缺陷的形成和演化行为,推动RPV钢辐照脆化行为的模拟预测。
- 赵永鹏贺新福王东杰杨文
- 压力容器模型钢中富MnNi沉淀籽核构型探究被引量：1
- 2017年
- 富Mn Ni沉淀(MNP)是低Cu压力容器钢(如A508-Ⅲ钢)在高剂量(如60~80 a寿期剂量)下引起脆化的主要因素之一,用分子静力学(MS)计算了溶质及缺陷之间的结合能与形成能,依据能量最低原理找出2类可能形成MNP的籽核构型:空位型籽核和间隙型籽核,其中空位型籽核为Cu-空位复合体(Cu-nVac,n≥3);间隙型籽核为混合型FeMn<110>-X(X为Mn、Ni或Cu等)复合体。
- 王东杰贺新福豆艳坤吴石杨文
