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材料问题是制约未来先进核能发展的主要瓶颈之一,决定着核能系统的可行性、安全性和经济性。钨基材料作为核聚变反应堆等离子体第一壁材料。研究钨基材料对于热核聚变有着非常重要的意义。 合金原子的偏聚对钨材料性能影响较大。我们采用第一性原理计算方法系统的研究了12种金属原子(Sr、Th、In、Cd、Ag、Sc、Au、Zn、Cu、Mn、Cr、Ti)在W∑3(111)[1(1)0]对称倾侧晶界的偏聚及其对晶界强化脆化作用的影响。通过计算合金元素在W∑3(111)[1(1)0]晶界的偏聚能,我们研究了合金元素的偏聚行为。研究发现Ag,Au,Cd,In,Sc,Sr, Th, Ti有向晶界对称面偏聚的趋势,而Cu,Cr,Mn,Zn倾向于偏聚在晶界第一层。为了研究12种金属元素对晶界强化脆化作用,我们计算了这12种金属元素原子对晶界的脆化能。根据计算结果,Sr、Th、In、Cd、Ag、Sc、Au、Ti和Zn对晶界起着脆化作用,而Cu、Cr和Mn起着强化晶界的作用。进一步研究表明金属原子半径比W大的合金元素对W晶界一般起着脆化作用,而金属原子半径比W小的合金元素对W晶界起着强化作用。