Влияние примесных атомов водорода на энергетические характеристики кристаллических решеток Ni, Al и Ni3Al
УДК 94(47):379.822
Аннотация
В настоящей работе проведено всестороннее исследование влияния механической деформации кристаллической решетки и присутствия внедренных атомов водорода на энергетическую стабильность кристаллических структур никеля, алюминия и интерметаллида Ni3Al. Представленные материалы благодаря своим свойствам являются ключевыми компонентами в передовых технологиях, включая водородную энергетику, авиакосмическую и ядерную промышленность. В условиях эксплуатации данные материалы подвергаются как механическим нагрузкам, так и воздействию водорода, что может приводить к критическим изменениям их структурной целостности и механической прочности, например, через явление водородного охрупчивания. С помощью метода молекулярной динамики было детально проанализировано изменение потенциальной энергии решетки при приложении упругой деформации в диапазоне 1-5 %. Исследована зависимость расположения водорода в тетраэдрических и октаэдрических порах. Установлена количественная разница между влиянием водорода на потенциальную энергию при его нахождении в тетраэдрических и октаэдрических пустотах.
Скачивания
Литература
Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986. 544 с.
Fukai Y. The Metal-Hydrogen System. Berlin: Springer, 2005. 450 p.
Kirchheim R. Reducing Grain Boundary, Dislocation Line аnd Vacancy Formation Energies by Solute Segregation: I. Theoretical Background // Acta Materialia. 2007. Vo1. 55. No 15. P. 5129-5138.
Sofronis P., Birnbaum H.K. Mechanics of the Hydrogen-Dislocation Interaction in FCC Metals // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 1988. Vo1. 36. No 1. P. 49-90.
Zhao J., Zhang X., LiY. Hydrogen Embrittlement Mechanisms in High-Strength Steels // Acta Materialia. 2020. Vo1. 183. P. 10-18.
Baskes M.I., Angelo J.E., Moody N.R. Atomistic Calcu-lations of Hydrogen Interactions with №зАl Grain Boundaries and №/№зАl Interfaces // Hydrogen Effects in Materials: Proceedings of the Fifth International Conference / eds. Moran, W.Y., USA, 1994. Warrendale, PA: The Minerals, Metals & Material Society (TMS), 1996. P 77-90.
Белащенко Д.К., Островский О.И. Применение модели погруженного атома к жидким металлам. Жидкие галлий и висмут // Журнал физической химии. 2006. Т. 80, № 4. С. 602-615.
Белащенко Д.К. Применение модели погруженного атома к жидким металлам. Жидкое железо // Журнал физической химии. 2006. Т. 80, № 5. С. 872-883.
Белащенко Д.К. Применение модели погруженного атома к жидким металлам. Жидкий рубидий // Журнал физической химии. 2006. Т. 80, № 10. С. 1767-1777.
Callister W.D., Rethwisch D.G. Fundamentals of Materials Science and Engineering: an Integrated Approach. 4th ed. New York: John Wiley & Sons, 2013. 1200 p.
Robertson I.M., Sofronis P., Nagao A., et al. Hydrogen Embrittlement Understood // Metallurgical and Materials Transactions B: Process Metallurgy and Materials Processing Science. 2015. Vol. 46. No 3. P. 1085-1103. https://doi.org/10.1007/s11663-015-0325-y
Колачев Б.А. Водородная хрупкость металлов. М.: Металлургия, 1985. 215 с.
Fukai Y. The Metal-Hydrogen System Basic Bulk Properties. Springer Series in Materials Science. 2005. Vol. 21. P. 1-28. https://doi.org/10.1007/978-3-662-02801-8_1
Flanagan T.B., Clewley J.D. Hysteresis in Metal Hydrides // Journal of the Less Common Metals. 1982. Vol. 83. No 1. P. 127-141. https://doi.org/10.1016/0022-5088(82)90176-X
Wolverton C., Ozolins V., Asta M. Hydrogen in Aluminum: First-Principles Calculations of Structure and Thermodynamics // Physical Review B. 2004. Vol. 69, No 14. P. 144109.
Griessen R., Driessen A. Heat of Formation of Hydrides // Physical Review B. 1984. Vol. 30, No. 8. P. 4372-4381.
References
Gulyaev A.P. Metal Science. Moscow: Metallurgiya, 1986. 544 p. (In Russ.).
Fukai Y. The Metal-Hydrogen System. Berlin: Springer, 2005. 450 p.
Kirchheim R. Reducing Grain Boundary, Dislocation Line and Vacancy Formation Energies by Solute Segregation: I. Theoretical Background. Acta Materialia. 2007. Vol. 55. No 15. P. 5129-5138.
Sofronis P., Birnbaum H.K. Mechanics of the Hydrogen-Dislocation Interaction In FCC Metals. Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 1988. Vol. 36. No 1. P. 49-90.
Zhao J., Zhang X., LiY. Hydrogen Embrittlement Mechanisms in High-Strength Steels. Acta Materialia. 2020. Vol. 183. P. 10-18.
Baskes M.I., Angelo J.E., Moody N.R. Atomistic Calculations of Hydrogen Interactions with Ni3Al Grain Boundaries and Ni/Ni3Al Interfaces. Hydrogen Effects in Materials: Proceedings of the Fifth International Conference. Moran, WY, USA, 1994. Warrendale, PA: The Minerals, Metals & Materials Society (TMS), 1996. P. 77-90.
Belashchenko D.K., Ostrovsky O.I. Application of the Embedded Atom Model to Liquid Metals: Liquid Gallium and Bismuth. Russian Journal of Physical Chemistry. 2006. Vol. 80. No 4. P. 602-615. (In Russ.).
Belashchenko D.K. Application of the Embedded Atom Model to Liquid Metals: Liquid Iron. Russian Journal of Physical Chemistry. 2006. Vol. 80. No 5. P. 872-883. (In Russ.).
Belashchenko D.K. Application of the Embedded Atom Model to Liquid Metals: Liquid Rubidium. Russian Journal of Physical Chemistry. 2006. Vol. 80. No 10. P. 1767-1777. (In Russ.).
Callister W.D., Rethwisch D.G. Fundamentals of Materials Science and Engineering: an Integrated Approach. 4th ed. New York: John Wiley & Sons, 2013. 1200 p.
Robertson I.M., Sofronis P., Nagao A., et al. Hydrogen Embrittlement Understood. Metallurgical and Materials Transactions B: Process Metallurgy and Materials Processing Science.2015. Vol. 46. No 3. P. 1085-1103. https://doi.org/10.1007/s11663-015-0325-y
Kolachev B.A. Hydrogen Embrittlement of Metals. Moscow: Metallurgiya, 1985. 215 p. (In Russ.).
Fukai Y. The Metal-Hydrogen System Basic Bulk Properties. Springer Series in Materials Science. 2005. Vol. 21. P. 1-28. https://doi.org/10.1007/978-3-662-02801-8_1
Flanagan T.B., Clewley J.D. Hysteresis in Metal Hydrides. Journal of the Less Common Metals. 1982. Vol. 83. No 1. P. 127-141. https://doi.org/10.1016/0022-5088(82)90176-X
Wolverton C., Ozolins V., Asta M. Hydrogen in Aluminum: First-Principles Calculations of Structure and Thermodynamics. Physical Review B. 2004. Vol. 69. No 14. P. 144109.
Griessen R., Driessen A. Heat of Formation of Hydrides. Physical Review B. 1984. Vol. 30. No 8. P. 4372-4381.
Copyright (c) 2026 Денис Игоревич Зюзин, Артем Владимирович Маркидонов
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
