锆及锆合金是广泛应用于核电站的重要的结构材料,它们的性质影响了燃料组件在操作、运输和储存上的寿命和安全性。在辐照环境中,高能粒子的级联碰撞散射在金属内部会产生各种形状和尺寸的微结构,如缺陷团簇、微空洞和位错。在塑性形变中,这些缺陷结构阻碍了位错移动并形成位错积累导致金属发生塑性硬化及延展性降低。因此,研究纯锆晶体的缺陷以及在辐照条件下的演变对深入理解核结构锆合金的性能及其演变具有重要的意义。本文采用嵌入原子相互作用势(EAM),通过分子动力学方法分别模拟了空洞、析出物、间隙原子团簇与1/3[11(?)0]型刃位错的反应及相互作用。首先用锆的嵌入原子相互作用势计算了锆的物理性质及点缺陷性质,计算得到的结果与实验值和已有的文献报道结果相符,说明所采用的锆的相互作用势是合理的。然后,分别计算了 1/3<11(?)0>(0001)刃位错和1/3<112O>(1100)刃位错的稳定结构,并通过其Y面来验证其结构的稳定性。发现1/3<11(?)0>(0001)刃位错会分解为两个<1100>部分位错,而1/3<11(?)0>(1100)刃位错则保持其全位错结构。计算了两种位错滑移时所需的切应力,发现在相同温度下,柱面滑移所需的切应力大小为基面滑移的5倍之多。最后分别研究了空洞、析出物、间隙原子团簇对两种刃位错的阻碍及位错通过障碍物的机制。结果表明:障碍物对1/3<11(?)0>(0001)刃位错的阻碍作用要比其对1/3<11(?)0>(1100)刃位错的作用大得多,且当温度、应变率、障碍物的大小、间距改变时,1/3<11(?)0>(0001)刃位错的切应力会增大100%至300%。而1/3<112O>(1100)刃位错则仅增大 20%。对位错线挣脱空洞的机制,两者行为相似,均通过吸收空位原子进行攀移。而位错线挣脱析出物的机制,两者有所不同,1/3<11(?)0)>(0001)刃位错通过位错环的分离离开析出物,而1/3<11(?)0>(1100)位错共有三种可能的挣脱机制。对于相同大小的自间隙原子团簇,1/3<11(?)0>(0001)位错会将其全部吸收,并形成一个位错环,而1/3<11(?)0>(1100)位错在挣脱后,自间隙原子团簇仍保持其原始形状不变。