Влияние примесных атомов H на энергетические характеристики кристаллических решеток Ni, Al и Ni₃Al при термомеханическом воздействии

В данной работе исследованы свойства расчетных моделей на основе никеля (Ni), алюминия (Al) и интерметаллида Ni₃Al при внедрении примесных атомов водорода и воздействии упругой деформации. Показано, что увеличение концентрации водорода снижает внутреннюю энергию системы, стабилизируя ее, тогда как сжатие решетки и высокие температуры дестабилизируют систему. Наиболее чувствительным к водородному охрупчиванию оказался Ni₃Al.

1. Гуляев А. П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986. 544 с.

2. Fukai Y. The Metal-Hydrogen System. Berlin: Springer, 2005. 450 p.

3. Zhao J., Zhang X., Li Y. Hydrogen embrittlement mechanisms in high-strength steels // Acta Materialia. 2020. Vol. 183. P. 10–18.

4. 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.

5. 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.

6. Колачев Б. А. Водородная хрупкость металлов. М.: Металлургия, 1985. 215 с.

7. 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. DOI 10.1007/s11663-015-0325-y. EDN DOMXPA.

8. 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.

9. Daw M. S., Baskes M. I. Embedded-atom method: Derivation and application to impurities, surfaces, and other defects in metals // Physical Review B. 1984. Vol. 29. No. 12. P. 6443–6453.

10. Shalaev A. A. Fundamentals of Physical Materials Science: a textbook. Irkutsk: Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education Irkutsk State University, 2013. 159 p. (Methods of experimental condensed matter Physics; Part 1). EDN TKRZUX.

11. Callister W. D., Rethwisch D. G. Fundamentals of Materials Science and Engineering: An Integrated Approach. 4th ed. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2013.

12. Eshelby J. D. The determination of the elastic field of an ellipsoidal inclusion, and related problems // Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 1957. Vol. 241. No. 1226. P. 376–396.

13. Nagumo M. Hydrogen related failure of steels – a new aspect // Materials Science and Technology. 2004. Vol. 20. No. 8. P. 940–950. DOI 10.1179/026708304225019687.

14. Zorya I. V., Poletaev G. M. Influence of elastic deformation of the crystal lattice of FCC metals on the binding energy and migration of impurity atoms of light elements // Chemical Physics and mesoscopy. 2019. Vol. 21. No. 4. С.135.

15. Fukai Y. The Metal-Hydrogen System Basic Bulk Properties // Springer Series in Materials Science. Berlin; Heidelberg: Springer, 2005. Vol. 21. P. 1–28. DOI 10.1007/978-3-662-02801-8_1. EDN KMHOFO.

16. Poletaev G. M., Novoselova D. V., Starostenkov M. D., Zorya I. V. Molecular dynamics simulation of hydrogen atom diffusion in crystal lattice of fcc metals // International Journal of Materials Research. 2017. Vol. 108. No. 10. P. 785–790. DOI 10.3139/146.111556. EDN XOKKQY.