合金元素对锆合金氧化膜晶粒演变影响的仿真实验

聚焦锆合金氧化膜形成过程，设计了研究型实验“Fe、Sn、Nb元素对锆合金氧化膜晶粒演变影响”。运用第一性原理和热力学方法分析了合金元素对ZrO₂结构稳定性影响以及扩散行为，计算了溶解能、分离能和自由能。基于相界面位向关系、晶格错配及微观弹塑性力学构建相场弹性能项，以晶体取向和合金元素含量为序参量建立多成分多相晶粒演变相场模型。揭示了Fe、Sn、Nb等合金元素在氧化膜中分布规律及对氧化膜微观组织演变的影响机制。培养学生运用仿真技术解决材料科学与工程领域科研问题的能力，加深学生对材料成分、结构与性能关系的理解，为具备宽厚视野的创新性应用型高素质人才培养奠定基础。