將具有體心立方結構的Fe-Cu二元合金作為RPV模型材料,分別采用基于Pair勢和嵌入原子勢(EAM)的動力學蒙特卡洛方法,以引入空位點缺陷的方式模擬了熱時效下系統中富銅團簇的析出過程。同時對程序實現了計算優(yōu)化,并驗證了算法的正確性與有效性。利用高性能計算資源對優(yōu)化后的程序進行了性能分析。數值實驗結果表明,通過引入一定數量的空位點缺陷,體系內可以同時析出富銅團簇和銅-空位復合體團簇,并且這種復合體團簇更易成為體系內尺寸最大的團簇。增加體系內的空位數量可以加快沉淀的析出過程。另外,增加空位數量不會對體系總的團簇數量密度產生顯著影響,但是能夠促進團簇粗化,使其成長為尺寸更大的沉淀。

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【部分圖文】：

圖1 bcc晶格體心原子的三重近鄰

KMC模擬方法是一種通過構造隨機過程來模擬體系長時間演化的方法。經典的原子動力學蒙特卡洛AKMC(AtomicKineticMonteCarlo)方法[10]利用晶格點陣來映射原子與格點的位置關系,應用于提供控制微觀系統演化的精確解。α-Fe的晶格為體心立方(bcc)結構,....

圖2 Pair截斷半徑推導立體圖

截斷半徑的推導過程在三維坐標系中完成。假設發(fā)生躍遷交換的原子分別為i和j,并在坐標系中固定i和j的位置坐標。確定Pair勢能模型下最遠處需要被更新的空位位置可以分為下面3個步驟:(1)找到j原子附近2層近鄰內的全部原子并記錄坐標;(2)分別計算這些原子與i原子的距離,找到其中一個....

圖3 Pair截斷半徑推導三視圖

圖2Pair截斷半徑推導立體圖若記i原子坐標為i(1,1,1),則有k(4,4,4),故i與k的距離值dPair=33,并將這個長度作為Pair勢能模型下空位選取的截斷半徑長度。同時本文給出原子間近鄰層數與距離的關系如表1所示。表1中數據是體系中晶格的邊長為2的情況下,一....

圖4 EAM截斷半徑推導立體圖

通過相同的思路,可以確定EAM勢能模型下空位更新的截斷半徑。與Pair勢能模型的區(qū)別在于,EAM勢能模型的原子間相互作用考慮到第3近鄰位置,因此在尋找空位k步驟的第1步里要找到j原子附近3層近鄰內的全部原子并記錄坐標,接著執(zhí)行相同的第2步和第3步。計算出的EAM勢能模型下的截斷半....

本文編號：4050040