編號：NMJS08773
篇名：鉬摻雜γ-U(100)表面上H2分子解離,、H原子和O原子擴散的第一性原理研究
作者：李俊煒 賈維敏 魏雅璇 呂沙沙 王金濤 李正操
關(guān)鍵詞： 鈾鉬合金 表面腐蝕 過渡態(tài) 解離擴散
機構(gòu)： 清華大學(xué)材料學(xué)院
摘要： 鈾鉬合金在貯存,、運輸?shù)冗^程中,易受到小分子的表面腐蝕作用,其中影響最大的是氫蝕和氧化作用.為進一步探究該反應(yīng)機理,基于密度泛函理論和過渡態(tài)計算程序,本文開展了H2分子在Mo原子摻雜和Mo涂層γ-U (100)的解離吸附,H和O原子在上述表面的表面擴散,、體相擴散的第一性原理研究.主要計算了H2分子在上述表面解離的最小能量路徑;開展了H和O原子在最穩(wěn)定吸附位點間擴散的過渡態(tài)研究;分析了H和O原子體相擴散中吸附能與吸附高度的聯(lián)系.研究結(jié)果表明,當H2分子在頂位平行吸附后,需跨越能量勢壘,誘發(fā)H—H鍵斷裂,之后體系能量降低,兩個氫原子與近鄰原子成鍵,穩(wěn)定吸附在表面的橋位,同時H2在Mo涂層表面解離所需能壘高于Mo原子摻雜表面;O原子在Mo-U表面擴散所需的能壘較低,能夠在鈾鉬合金表面迅速吸附、解離,、擴散,進而在表面形成氧化膜;H原子和O原子向體相內(nèi)擴散首先均需要跨越能壘,進而與體相原子形成化學(xué)鍵,最后穩(wěn)定吸附于體相中.本文利用理論模擬方法,較為全面地分析了鈾鉬合金氫蝕和氧化初始階段的相關(guān)機理,完備了小分子在鈾鉬合金表面吸附的研究.研究結(jié)果為從理論上探究鈾鉬合金表面腐蝕機理奠定基礎(chǔ),為探究鈾鉬合金腐蝕老化、預(yù)估極端環(huán)境和特殊環(huán)境下鈾鉬合金的材料性能提供理論支持,并為進一步指導(dǎo)鈾合金的抗腐蝕研究提供參考和幫助.
