【技术实现步骤摘要】
一种锆氢合金弹塑性变形析出及性能的EASYPHASE设计方法
[0001]本专利技术涉及固态相变
，具体是一种锆氢合金弹塑性变形析出及性能的EASYPHASE设计方法。
技术介绍
[0002]锆合金拥有良好的力学性能、耐腐蚀性能和低中子吸附截面等优点，被广泛应用于轻水和重水反应堆的包壳材料，由于锆合金从工作环境中吸收氢，当达到氢的固溶极限时，产生脆性氢化物，使合金性能严重降低，因此，研究氢化物在锆合金中的析出沉淀行为极为重要。目前，主要以Zr
‑
4合金作为研究材料，研究γ
‑
氢化物和δ
‑
氢化物的析出沉淀行为。
[0003]锆合金中氢化物断裂起始的临界条件取决于合金中氢化物的形态和微观结构，氢化物的形态受到氢化物晶体结构、生长方向、密度、温度分布及施加应力的方向和大小控制。当氢含量较少时，氢在锆合金中优先占据四面体间隙位置，形成间隙固溶体；当氢含量超过固溶极限时，则会在基体处产生氢化锆析出相。相干沉淀通常有不同的取向变体，氢化物析出相有四种，分别为ξ相(Zr...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种锆氢合金弹塑性变形析出及性能的EASYPHASE设计方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤S1：收集热力学参数与动力学参数；步骤S2：建立锆合金体系的总自由能计算方程；步骤S3：建立锆合金体系的弹塑性应变能计算方程；步骤S4：基于Cahn
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Hilliard方程和Allen
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Cahn方程，将锆合金体系的总自由能与弹塑性应变能进行耦合，建立耦合弹塑性应变能的连续相场模型；步骤S5：利用耦合弹塑性应变能的连续相场模型进行EASYPHASE模块设计，预测锆合金性能。2.根据权利要求1所述的一种锆氢合金弹塑性变形析出及性能的EASYPHASE设计方法，其特征在于：步骤S1中收集的热力学参数与动力学参数分别是利用热力学数据库和动力学数据库查询得到的，所收集的热力学参数与动力学参数包括氢扩散能、氢扩散系数、玻尔兹曼常数、界面厚度。3.根据权利要求2所述的一种锆氢合金弹塑性变形析出及性能的EASYPHASE设计方法，其特征在于：步骤S2中锆合金体系的总自由能计算方程的建立，包括如下内容：锆合金体系的总自由能计算方程如式(1)：式中，与是与界面能有关的梯度项；k
p
与λ是梯度能量系数；c是表示成分的浓度场；η
p
为p变体的长程有序参数；f9c,η
p
)为与c和η
p
有关的化学自由能，其计算方程如式(2)：式中，p，q，r分别表示氢化物析出相的不同变体，所述氢化物析出相为δ氢化物析出相或γ氢化物析出相；c1是无序相氢浓度极小值；c2是有序相氢浓度极小值；A0为常数；A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7为唯象参数，是正值，取为：A1＝2Δg
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)A2＝4Δg(c2‑
c1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)A3＝A4＝12[Δg(c2‑
c1)2‑
f(c2,
±
1)]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)式中，γ
h
为接触的两个氢化物之间的界面能；l为界面厚度；k
p
是梯度能量系数；Δg是假设驱动力，与长程有序参数η无关，Δg通过公式(7)计算得到；f(c2,
±
1)是极小值点的化学自由能，由于有序相氢浓度极小值c2可近似等于氢化物的平衡浓度c
β
，f(c2,
±
1)通过公式(8)计算得到；
式中，R为气体常数；T是温度；V
α
是无序相摩尔体积；c
β
是氢化物的平衡浓度；c
α
是固溶体的平衡浓度；a是温度的弱函数；β是热力学平衡状态下的氢化物；式中，1和
‑
1分别代表一个有序相和它的反相。4.根据权利要求3所述的一种锆氢合金弹塑性变形析出及性能的EASYPHASE设计方法，其特征在于：步骤S3中锆合金体系的弹塑性应变能计算方程基于线弹性理论建立的，包括如下内容：锆合金体系的弹性应变能计算方程如式(9)：式中，V是锆合金体系的体积，是氢化物的本征应变；r与r
′
为空间矢量；S
ijkl
是弹性柔量张量，它是弹性模量张量C
ijkl
的逆；n＝k/k，是倒易空间中的单位方向向量；上标星号*表示复数共轭；为外加应力；Ω
jk
(n)是格林函数张量，通过公式...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵宇宏，聂海龙，史新成，杨文奎，侯华，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：
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