Молекулярно-динамическое моделирование влияния двухосных деформаций на растворимость водорода в ОЦК-железе с использованием ЕАМ-потенциалов
Автор: Емелин Дмитрий Анатольевич, Мирзоев Александр Аминулаевич
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Рубрика: Физическая химия и физика металлургических систем
Статья в выпуске: 2 т.16, 2016 года.
Бесплатный доступ
Комплекс негативных воздействий водорода на металл называют водородной деградацией. Процессы водородной деградации существенно зависят от особенностей диффузии и растворимости водорода в конкретных материалах. Многие промышленные изделия при изготовлении сохраняют существенные остаточные напряжения (сварные трубы, сварные швы, несущие балки). В этом случае особую ценность для прогнозирования процессов деградации имеют зависимости растворимости и коэффициента диффузии водорода от температуры образца и напряжений, приложенных к образцу. В этой работе мы приводим результаты тестирования потенциалов Картер на воспроизведение основных энергетических характеристик, хорошо изученных методами первопринципного моделирования, а именно: энергии растворения водорода и величины диффузионных барьеров. После этого приводятся результаты исследования зависимости энергии растворения атомов водорода от величины двухосной деформации. Особый интерес представляет вопрос о воспроизведении потенциалом Картер перескока водорода из тетраэдрических пор в октаэдрические поры ОЦК-железа под действием двухосных деформаций. Результаты моделирования сопоставляются с аналогичными результатами, представленными в соответствующих статьях и хорошо согласуются с результатами расчета из первых принципов. Потенциал B воспроизводит переход водорода из тетрапор в октапоры под действием двухосных напряжений.
Молекулярная динамика, энергия растворения водорода, оцк-железо
Короткий адрес: https://sciup.org/147157019
IDR: 147157019 | DOI: 10.14529/met160206
Список литературы Молекулярно-динамическое моделирование влияния двухосных деформаций на растворимость водорода в ОЦК-железе с использованием ЕАМ-потенциалов
- Арчаков Ю. И.Водородная коррозия стали. М.: Металлургия, 1985. 192 с.
- Колачев Б.А. Водородная хрупкость металлов. М.: Металлургия, 1985. 218 с.
- Gaseous Hydrogen Embrittlement of Materials in Energy Technologies. Vol. 1. The Problem, Its Characterisation and Effects on Particular Alloy Classes. Somerday B.P., Gangloff R.P. (Eds.). Philadelphia, Woodhead Publishing Ltd., 2012. 500 p. DOI: DOI: 10.1533/9780857095374
- Gaseous Hydrogen Embrittlement of Materials in Energy Technologies. Vol. 2. Mechanisms, Modelling and Future Developments. Somerday B.P., Gangloff R.P. (Eds.). Philadelphia, Woodhead Publishing Ltd., 2012. 840 p. DOI: DOI: 10.1533/9780857093899
- Fukai Y. The Metal-Hydrogen System. Berlin et al., Springer Verlag, 2005. 500 p.
- Kiuchi K., McLellan R.B. The Solubility and Diffusivity of Hydrogen in Well-Annealed and Deformed Iron. Acta Metallurgica, 1983, vol. 31, no. 7, pp. 961-984. DOI: DOI: 10.1016/0001-6160(83)90192-X
- Fujita F.E. The Role of Hydrogen in the Fracture of Iron and Steel. Trans. Japan Inst. Metals, 1976, vol. 17, pp. 232-238. DOI: DOI: 10.2320/matertrans1960.17.232
- Панасюк В.В., Андрейкив А.Е., Харин В.С. Модель роста трещины в деформированных металлов под действием водорода. Физико-химическая механика материалов. 1987. Т. 23, № 2. С. 111-124.
- Ткачев В.И. Механизм обратного влияния водорода на механические свойства сталей. Физико-химическая механика материалов. 1999. Т. 35, № 4. С. 29.
- Zhou H.B., Jin S., Zhang Y., Lu G.H., Liu F. Anisotropic Strain Enhanced Hydrogen Solubility in bcc Metals: The Independence on the Sign of Strain. Physical Review Letters, 2012, vol. 109, no. 13, 135502. DOI: DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.135502
- Ramasubramaniam A., Itakura M., Carter E.A. Interatomic Potentials for Hydrogen in α-Iron Based on Density Functional Theory. Physical Review B, 2009, vol. 79, no. 17, 174101 DOI: 10.1103/PhysRevB.79.174101
- Paxton A.T., Elsasser C. Electronic Structure and Total Energy of Interstitial Hydrogen in Iron: Tight-Binding Models. Physical Review B, 2010, vol. 82, no. 23, 235125 DOI: 10.1103/PhysRevB.82.235125
- Hayward E., Fu C.C. Interplay Between Hydrogen and Vacancies in α-Fe. Physical Review B, 2013, vol. 87, no. 17, 174103 DOI: 10.1103/PhysRevB.87.174103
- Plimpton S. Fast Parallel Algorithms for Short-Range Molecular Dynamics. Journal of Computational Physics, 1995, vol. 117, pp. 1-19 DOI: 10.1006/jcph.1995.1039
- Jiang D.E., Carter E.A. Diffusion of Interstitial Hydrogen into and Through bcc Fe from First Principles. Physical Review B, 2004, vol. 70, no. 6, 064102 DOI: 10.1103/PhysRevB.70.064102
- Hirth J.P. Effects of Hydrogen on the Pro¬perties of Iron and Steel. Metallurgical Transactions A, 1980, vol. 11, no. 6, pp. 861-890 DOI: 10.1007/BF02654700
