本文以Sm Co合金和Nd Fe B合金為研究對象,對其進行了中子輻照實驗和高溫實驗。采用X-ray、磁力顯微鏡、穆斯堡爾譜儀以及磁性能測試系統(tǒng)等設備對合金組織結構與性能進行了系統(tǒng)表征,獲得了輻照、高溫條件下永磁材料組織性能的變化規(guī)律。同時采用LAMMPS軟件模擬了純Fe和Fe Ni合金內的輻照初期的缺陷演化過程。中子輻照實驗結果表明,Sm Co和Nd Fe B永磁合金經受5×1014 n/cm2劑量中子輻照后,其磁性能變化幅度在1%左右,其物相結構未發(fā)生明顯變化。Sm Co合金的電子結構和磁疇結構在輻照前后幾乎沒有變化。磁性能測試結果表明Sm Co合金的耐中子輻照性能優(yōu)于Nd Fe B合金的耐輻照性能。通過高溫在線測退磁系統(tǒng)得到了Sm Co合金從室溫到550oC的磁性能以及Nd Fe B合金從室溫到300oC的磁性能。Sm Co和Nd Fe B永磁合金磁性能隨溫度的升高呈下降趨勢,且在不同溫度區(qū)間段的下降趨勢不同。550oC環(huán)境下,Sm Co合金的Br衰減至常溫的78.2%,Hci衰減至常溫的11.2%。300oC環(huán)境下,高矯頑力型Nd Fe B合金（N28EHC）的Br衰減至常溫的... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

核電站內一回路系統(tǒng)和二回路系統(tǒng)

??豕ひ蕩笱Чぱ?妒墾?宦畚?-5-在核能開發(fā)利用的研究進程中，科學家們同步研究著應用在核環(huán)境下的材料。歷史上，最先受到關注的是第一壁材料和核燃料。由于核電站內強輻射能引起材料的物理和化學性質的重要而有害的變化，所以確保應用在核電環(huán)境下的材料具有一定的耐輻照性能是核電站得以建設的前提。稀土永磁合金作為磁流量計的關鍵材料，長期暴露在高溫輻照環(huán)境之下，高能量高劑量的輻照對永磁材提出了嚴苛要求。研究稀土永磁合金在核環(huán)境下的組織結構性能對提高核電用儀器儀表的穩(wěn)定性和可靠性有著重要意義。圖1-3磁流量計工作原理1.2稀土永磁材料輻照效應研究早在1815年，Berzelins就發(fā)現(xiàn)了硅鈹釔礦石可以釋放潛能這一現(xiàn)象，但彼時學界未能給出合理的解釋，這是歷史上人類首次發(fā)現(xiàn)材料輻照效應。直到百年之后，Hamberg才對硅鈹釔礦石可以釋放潛能這一現(xiàn)象進行了正確的解釋，這一現(xiàn)象的原因是放射性衰變粒子轟擊材料并且產生了輻照效應。隨著時間的推移科技的進步，人們注意到在外太空環(huán)境以及在高能粒子加速器環(huán)境內服役的材料始終忍受著高能高通量的粒子輻照，確保材料可在此嚴苛情況下保持性能正常服役是材料應用的前提條件。自此以后，材料輻照效應研究受到了越來越多的重視并且逐漸發(fā)展為一個重要的研究方向。放眼百年間對材料輻照效應的研究，其研究范圍很廣，研究對象包括結構材料和半導體材料等等。研究人員對永磁合金開展輻照研究主要是基于以下三種考慮：一是考慮其作為聚焦磁鐵在粒子加速器中的應用和作為低溫永磁波蕩器在下一代光源上的應用，二是考慮其用作儀器儀表關鍵部件在核環(huán)境下的應用，三是考慮其在空間環(huán)境下的應用。雖然研究背景并不相同，但是落實到模擬試驗上，均用是采用高能粒子(中子、質子、電子和伽?

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-11-核反應產生的中子能量會高達14MeV。低能中子對材料的影響和高能中子對材料的影響是不同的，迄今為止，始終缺少高能量中子輻照實驗的研究結果。另外，高能粒子入射到材料內部后，初級輻照損傷通常發(fā)生在輻照初期，時間量級在皮秒尺度內，這種情況下，很難通過在線監(jiān)測或者通過其他方法觀察點缺陷以及空位的動態(tài)演化過程。綜上所述，一方面實驗設備的不足和檢測手段的限制使得高通量硬能譜輻照試驗進展緩慢，亟需通過其他方法彌補實驗不足。另一方面，在近幾十年，計算機計算能力迅速提高和分子動力學理論取得了巨大進展，使得采用計算機去模擬輻照損傷過程存在了可能性。研究高能粒子對材料產生的影響，在不同的時間和空間范圍內，適用的研究方法也不同，如圖1-4所示[22]。最初研究人員是通過宏觀物理性能對材料進行表征，隨著分析測試水平的發(fā)展，逐漸開始使用透射電子顯微鏡和正電子湮滅光譜分析材料的微觀結構和缺陷，現(xiàn)在還可通過計算機輔助模擬進行研究。在宏觀層面，可以使用有限元方法對材料內部的應變應力進行分析。在微觀領域，可以應用第一性原理、分子動力學和蒙特卡洛等方法對大小為幾百萬原子的體系進行模擬。圖1-4不同尺度下適用的研究方法[22]輻射效應研究起源于1852年，但是使用計算機模擬技術對輻照效應進行研究卻是在二十世紀中葉才開始的。從二十世紀中頁開始發(fā)展至今，科學家研究出了許多理論方法和軟件等，包括反應速率理論(RE)、蒙特卡洛中子計算(MCN)、分子

【參考文獻】：
期刊論文
[1]原子動力學蒙特卡洛程序MISA-KMC在反應堆壓力容器鋼輻照損傷研究中的應用[J]. 王棟,商紅慧,張云泉,李琨,賀新福,賈麗霞.  計算機科學. 2020(04)
[2]中子輻照下初級離位原子模擬研究[J]. 劉仕倡,吳宇軒,陳義學.  原子能科學技術. 2020(08)
[3]GaN中質子輻照損傷的分子動力學模擬研究[J]. 何歡,賀朝會,廖文龍,張家輝,臧航,柳文波.  原子能科學技術. 2019(06)
[4]Sm2Co17型永磁合金的輻照效應研究[J]. 李哲夫,賈彥彥,劉仁多,徐玉海,王光宏,夏曉彬.  物理學報. 2017(22)
[5]金屬鋯中離位級聯(lián)碰撞的分子動力學模擬[J]. 陳文杰,雷潔紅.  西南科技大學學報. 2017(01)
[6]鋯基合金中子輻照損傷模擬的初設條件優(yōu)化[J]. 蔡光博,楊亮,郭古青.  核技術. 2017(02)
[7]MD and OKMC simulations of the displacement cascades in nickel[J]. Wen-Jing Xiao,Gui-Yan Wu,Mei-Heng Li,Hui-Qiu Deng,Wei Zhang,Ping Huai,Wang-Yu Hu.  Nuclear Science and Techniques. 2016(03)
[8]低能中子在鋯中產生的輻照損傷的計算機模擬研究[J]. 崔振國,勾成俊,侯氫,毛莉,周曉松.  物理學報. 2013(15)
[9]Fe-Cu合金基體損傷的分子動力學模擬研究[J]. 賀新福,楊鵬,楊文.  金屬學報. 2011(07)
[10]論FeCr合金輻照損傷的多尺度模擬[J]. 賀新福,楊文,樊勝.  物理學報. 2009(12)

博士論文
[1]鋯的低劑量中子輻照硬化損傷及大團簇的形成機制研究[D]. 周韋.中國工程物理研究院 2018
[2]帶電粒子在固體中的輸運及輻照損傷建模研究[D]. 顏強.哈爾濱工程大學 2017
[3]摻氦Fe和V中輻照效應的原子模擬[D]. 胡能文.湖南大學 2016
[4]分子動力學模擬方法研究銅團簇成膜及非晶化鍺材料的輻照損傷[D]. 龔恒風.蘭州大學 2013

碩士論文
[1]鎢輻照損傷的原子尺度模擬研究[D]. 李鴻.大連理工大學 2017
[2]摻氦釩中級聯(lián)碰撞的分子動力學模擬[D]. 朱曉祿.西北師范大學 2017
[3]金屬鉬中級聯(lián)碰撞及其誘發(fā)缺陷演化行為的模擬研究[D]. 吳貴艷.湖南大學 2016
[4]鎢輻照損傷及晶界交互作用分子動力學研究[D]. 崔薇.大連理工大學 2015
[5]鋁輻照損傷機理研究[D]. 馮琦杰.中國工程物理研究院 2015
[6]BCC鐵和鐵銅合金電子輻照缺陷演化的團簇動力學模擬[D]. 高超.上海大學 2015
[7]金屬鎢中級聯(lián)碰撞的分子動力學模擬研究[D]. 楊曉丹.湖南大學 2014
[8]鈦輻照損傷中溫度效應及晶界作用計算研究[D]. 曾維鵬.大連理工大學 2013
[9]金屬鐵和釩中離位級聯(lián)碰撞的多尺度模擬研究[D]. 王寧.湖南大學 2011
[10]Alnico永磁材料的輻照效應研究[D]. 王楠.哈爾濱工業(yè)大學 2009



本文編號：3307233