بررسی خواص نقیصه های نقطه ای در ساختار زیرکونیوم خالص و آلیاژ Zr- 1%Nb با استفاده از نظریه تابعی چگالی و شبیه سازی اتمی

نقیصه های بلوری نقش بسیار موثری در استحکام و خواص مکانیکی مواد دارند. آلیاژ Zr- 1%Nb به دلیل سطح مقطع جذب پایین برای نوترون های حرارتی، مقاومت در برابر خوردگی در آب، و همچنین خواص مکانیکی مناسب، کاربرد وسیعی در راکتورهای هسته ای دارد. این آلیاژ در دماهای پایین و به ازای غلظت های کم نیوبیوم، ساختار HCP دارد. در این پژوهش ما با استفاده از محاسبات ابتدا به ساکن نظریه تابعی چگالی و همچنین استفاده از پتانسیل بین اتمی در دینامیک مولکولی، به بررسی خواص نقیصه های نقطه ای مانند تهی- جای و خود- بین- نشین در ساختار زیرکونیوم خالص پرداخته ایم. انرژی و حجم تشکیل تهی- جای و خود- بین- نشین محاسبه شده اند و نتایج توافق خوبی با تجربه دارد. کمیت های فوق در مورد آلیاژ Zr- 1%Nb نیز به دست آمده اند و نتایج تفاوت چندانی با مورد Zr خالص نشان نمی دهند. همچنین برهم کنش بین دو تهی- جای بررسی شده و با محاسبه انرژی پیوندی خوشه های تهی- جای دوتایی برای پیکربندی های متفاوت نشان داده شده که فقط خوشه هایی پایدارند که در آنها تهی- جای ها در همسایگی اول قرار داشته باشند. در نهایت انرژی جابه جایی یک تهی- جای در صفحه قاعده نیز محاسبه شد که توافق خوبی با مقدار تجربی دارد.