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第一性原理方法研究He掺杂Al晶界力学性质

陈军 王晓中 林理彬 何捷

第一性原理方法研究He掺杂Al晶界力学性质

陈军, 王晓中, 林理彬, 何捷
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  • 基于密度泛函理论方法,本文开展了氦掺杂AlΣ3((111)/180°)晶界数值模拟拉伸试验.计算结果表明,He在晶界中最低杂质形成能为2.942 eV,偏析到晶界的偏析能为0.085 eV;在拉伸条件下,清洁Σ3晶界的理论拉伸强度为9.65 GPa,拉伸断裂从晶界界面开始;而He掺杂后,晶界的理论拉伸强度下降到7.14 GPa,在断裂发生前应力曲线中出现平台效应,拉伸断裂从包含He杂质的界面开始.通过对比键长和电荷密度分布,本文认为He的满壳层电子结构一方面导致了He与Al之间
    • 基金项目: 国家自然科学基金委员会和中国工程物理研究院联合基金(批准号:10774017,10475058,10976004),国防科研重点实验室基金(批准号:9140C6904020807,9140C6901031004)和中国工程物理研究院科学技术发展基金(批准号:2010A0201008,2009A0101001)资助的课题.
    [1]

    Zinkle S J 2005 Phys. Plas. 12 058101

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    Raineri V, Coffa S, Szilagyi E, Gyulai J, Rimini E 2000 Phys. Rev. B 61 937

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    Usmar S G, Wright R N 1992 Phys. Rev. B 46 69

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    Katoh Y, Ando M, Kohyama A 2003 J. Nucl. Mater. 323 251

    [5]

    Yamamoto N, Chuto T, Murase Y 2004 J. Nucl. Mater. 329 993

    [6]

    Yang L, Zu X T, Xiao H Y 2006 Appl. Phys. Lett. 88 091915

    [7]

    Birtcher R C, Donnelly S C, Templier C 1994 Phys. Rev. B 50 764

    [8]

    Clinton De W, Siclen Van, Wright R N, Usmar S G 1992Phys. Rev. Lett. 68 3892

    [9]

    Chu-Chun Fu, Willaime F 2005 Phhys. Rev. B 72 064117

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    Yang L, Zu X T, Wang X Y, Liu K Z 2008 J. of University of Electronic Science and Technology of China 37 558 (in Chinese) [杨 莉、祖小涛、王小英、刘柯钊、王治国 2008 电子科技大学学报 37 558]

    [11]

    Wang H Y, Zhu W J, Song Z F, Liu S J, Chen X R, He H L 2008 Acta Phys. Sin. 57 3703 (in Chinese) [王海燕、祝文军、 宋振飞、刘绍军、陈向荣、贺红亮 2008 物理学报 57 3703] 〖12] Gao F, Heinisch H, Kurtz R J 2006 J. Nuclear Mater. 351 133

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    Trinkaus H 1985 J. Nucl. Mater. 133 105

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    Benny Glam, Shalom Eliezer, Daniel Moreno, Dan Eliezer, 2009 J. Nuclear. Mater. 392 413

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    Nielsen O H, Martin R M 1985 Phys. Rev. B 32 3780

    [19]

    Patile S K R, Khare S V, Tuttle B R, Bording J K, Kodambaka S 2006 Phys. Rev. B 73 104118

    [20]

    Hyland R W, Stiffler J R 1991 Scipta Metall. Mater. 25 473

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    Pugh S F 1954 Philos. Mag. 45 823

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出版历程
  • 收稿日期:  2010-03-31
  • 修回日期:  2010-10-18
  • 刊出日期:  2011-07-15

第一性原理方法研究He掺杂Al晶界力学性质

  • 1. (1)北京应用物理与计算数学研究所,计算物理实验室,北京 100083; (2)北京应用物理与计算数学研究所,计算物理实验室,北京 100083;四川大学物理系,辐射物理及技术教育部重点实验室,成都 610064; (3)四川大学物理系,辐射物理及技术教育部重点实验室,成都 610064
    基金项目: 

    国家自然科学基金委员会和中国工程物理研究院联合基金(批准号:10774017,10475058,10976004),国防科研重点实验室基金(批准号:9140C6904020807,9140C6901031004)和中国工程物理研究院科学技术发展基金(批准号:2010A0201008,2009A0101001)资助的课题.

摘要: 基于密度泛函理论方法,本文开展了氦掺杂AlΣ3((111)/180°)晶界数值模拟拉伸试验.计算结果表明,He在晶界中最低杂质形成能为2.942 eV,偏析到晶界的偏析能为0.085 eV;在拉伸条件下,清洁Σ3晶界的理论拉伸强度为9.65 GPa,拉伸断裂从晶界界面开始;而He掺杂后,晶界的理论拉伸强度下降到7.14 GPa,在断裂发生前应力曲线中出现平台效应,拉伸断裂从包含He杂质的界面开始.通过对比键长和电荷密度分布,本文认为He的满壳层电子结构一方面导致了He与Al之间

English Abstract

参考文献 (21)

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