2。3  LAMMPS程序 9

2。4  后期数据处理技术 10

3  模型建立 13

4  位错运动的影响因素 15

4。1  应力对螺型位错运动速度的影响 16

4。2  温度对螺型位错运动速度的影响 17

4。3  小结 19

5  位错运动与CU团簇的相互作用 20

5。1  铜团簇对位错运动的影响 20

5。2  位错对铜团簇结构的影响 23

5。3  小节 26

结  论 27

致  谢 28

参 考 文 献 29

1  绪论

1。1  引言

中子辐照时产生微观上的辐照损伤会引起宏观上金属材料性能的变化（即辐照效应）[1]。而反应堆压力容器(Reactor Pressure Vessels, RPV) [2]受到的辐照效应使得材料特性发生重大改变，强度升高而延展性、韧性下降，增加了断裂的危险，被称为辐照脆化（irradiation embrittlement）[2]。当前的研究结果发现富铜沉淀与位错的相互作用是RPV辐照脆化时的主要机制[3]，因此可以通过研究RPV金属中位错与铜团簇相互作用来研究辐照脆化。由于核反应的强烈放射性会对实验者的身体产生严重危害，利用计算机模拟研究是必要的。分子动力学模拟（molecular dynamics simulation，MD）[4,5] 不但可以避免核辐射带来的危险，而且能够更直观的表现出位错的运动性质[6,7]，以实现定量预测位错运动，从原子水平机上理解位错运动导致复杂塑性变形行为原子的核心机制[8-10]。

BCC金属中螺型位错比刃型位错所占比例要大得多，本文主要研究螺型位错和铜团簇的相互作用。本文选用Bonny和Pasianot [11]等人提出的Fe-Cu-Ni三元多体势函数。使用自由边界进行模拟，但剪切应力加上周期性边界条件（x方向），使得位错运动达到稳定状态，从而实现了位错速度的定量预测。

在绪论的其他小节，介绍了位错基本理论以及关于位错运动的研究。第二部分介绍了分MD方法、LAMMPS以及使用的其他程序。第三部分提出了设置模拟晶胞的办法。在第4、5部分分别探讨温度和应力对螺型位错运动速度的影响，以及螺型位错和铜团簇互相间的作用。

1。2  位错基本理论

1934年，Egon Orowan 、G。I。Taylor、Michae I。Polanyi三人几乎同时提出位错机制理论。位错理论发展至今，一系列的实验及理论推算为它奠定了基础，使它的骨架丰满。

位错普遍存在于不完美晶体中，使周围原子偏离平衡位置，造成晶格畸变，对材料的力学性能以及其他物理性能造成极大改变。位错是塑性变形和金属强化的理论基础。晶体宏观上的塑性变形，归根到底都是微观上位错在外力下运动的结果 [12]，通过研究位错运动规律来研究RPV性质转变中涉及的塑性变形，可以更加深刻的认识到材料的性质及其转变。

1。2。1  位错基本类型

按照几何结构划分，位错有滑移方向为位错线法线方向的刃型位错和滑移方向于位错线平行的螺型位错两种基本类型。位错线是晶体滑移面上已滑动区和未滑动区的分界。另外，当位错线和滑移方向既不垂直又不平行时，为“混合型位错”。