《表1 沿m-Zr O2(110)法向拉伸的应变值和抗拉强度》

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《固溶态Cu对锆合金氧化膜抗拉强度影响的第一性原理分析》

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相关研究表明[3]，固溶态合金元素对锆合金的耐腐蚀性能起着重要作用。因此，本文着重研究了固溶在m-Zr O2基体中的Cu原子对其抗拉强度的影响。如图1（e）所示，在选定超胞中有4个对称性不一样的Zr原子位置，将（110）晶面上的这些原子分别用Cu原子替代，然后采用FPCTT方法计算含有Cu原子的m-Zr O2的应力-应变曲线。图2（b）结果显示，无论Cu替换上述任何位置的Zr，m-Zr O2达到最大应力值所需的应变均增大（图中Cu1～Cu4对应图1e中Cu的不同替换位置）；其中在“2”位置替换1个Cu，达到最大应力值所需的最小应变为0.9，在“4”位置替换1个Cu，相应地最小应变为0.7。从抗拉强度来看，所有添加Cu的m-Zr O2的抗拉强度均提高；其中在“2”位置替换1个Cu，抗拉强度为61.19GPa，在“4”位置替换1个Cu，抗拉强度为33.80GPa，结果见表1。总之，m-Zr O2中固溶态Cu可使沿m-Zr O2（110）晶面法向的拉伸更加困难；因此固溶态Cu能提高m-Zr O2的抗拉强度，阻碍微裂纹的形成，这与试验中Cu能提高锆合金的耐腐蚀性能的结果一致。