Исследование подвижности атомов водорода методом механической спектроскопии в сплавах титана с добавлением железа

С. М. Теус, В. Г. Гаврилюк

Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина

Получена: 02.07.2019. Скачать: PDF

Подвижность атомов водорода в $\beta$-фазе сплавов титана с добавлением железа исследована методом механической спектроскопии. Показано, что растворение водорода в $\beta$-фазе сопровождается появлением Снукоподобной релаксации при температурах в окрестности 80 К. $Ab initio$ атомные расчёты использовались для анализа атомных комплексов, ответственных за релаксацию. Результаты демонстрируют склонность атомов водорода к железу в титане и ответственность $s$–H комплексов ($s$ — атом замещения) с симметрией, ниже кубической, за Снукоподобную релаксацию. Полученное значение энтальпии активации миграции водорода в $\beta$-фазе предполагает, что данная фаза играет роль путепроводов для атомов водорода к $\alpha$-фазе, в которой могут формироваться гидриды.

Ключевые слова: титан, водород, механическая спектроскопия, расчёты из первых принципов, релаксация Снука, водородное охрупчивание.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v41/i10/1291.html

PACS: 61.72.jj, 62.40.+i, 66.30.J-, 68.35.Dv, 71.15.-m, 81.40.Np


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. M. Ribeiro, M. Moreira, and J. Ferreira, J. Mater. Processing Technol., 143: 458 (2003). Crossref
  2. M. Rahman, Z. Wang, and Y. Wong, JSME International Journal Series C, 49: 11 (2006). Crossref
  3. P. Arrazola, A. Garay, L. M. Iriarte, M. Armendia, S. Marya, and F. Le Maitre, J. Mater. Process. Technol., 209: 2223 (2009). Crossref
  4. M. J. Donachie, Titanium: a Technical Guide (USA, ASM International: 2000).
  5. G. Lutjering and J. C. Williams, Titanium (Germany: Springer Verlag: 2007).
  6. C. Veiga, J. P. Davim, and A. J. R. Loureiro, Rev. Adv. Mater. Sci., 32: 133 (2012).
  7. D. Eliezer, E. Tal-Gutelmacher, C. E. Cross, and Th. Boellinghaus, Mater. Sci. Eng. A, 421 Nos. 1–2: 200 (2006). Crossref
  8. D. P. Williams and H. G. Nelson, Metal. Trans., 3, No. 8: 2107 (1972). Crossref
  9. D. A. Meyn, Metal. Trans., 3, No. 8: 2302 (1972). Crossref
  10. H. G. Nelson, Metal. Trans. A, 7, No. 5: 621 (1976). Crossref
  11. R. Dutton, K. Nuttall, M. P. Puls, and L. A. Simpson, Metal. Trans. A, 8, No. 10: 1553 (1977). Crossref
  12. L. A. Simpson and M. P. Puls, Metal. Trans. A, 10, No. 8: 1093 (1979). Crossref
  13. D. A. Hardwick and D. G. Ulmer, Hydrogen Effects in Metals (Eds. A. W. Thompson and N. R. Moody) (PA, Warrendale: TMS: 1996), p. 735.
  14. R. A. Oriani and P. H. Josephic, Acta Metal., 25, No. 9: 979 (1977). Crossref
  15. R. A. Oriani, Corrosion, 43, No. 7: 390 (1987). Crossref
  16. D. F. Teter, I. M. Robertson, and H. K. Birnbaum, Acta Mater., 49, No. 20: 4313 (2001). Crossref
  17. P. J. Ferreira, I. M. Robertson, and H. K. Birnbaum, Acta Mater., 46, No. 5: 1749 (1998). Crossref
  18. G. M. Bond, I. M. Robertson, and H. K. Birnbaum, Acta. Metall., 35, No 9: 2289 (1987). Crossref
  19. D. S. Shih, I. M. Robertson, and H. K. Birnbaum, Acta Metal., 36, No. 1: 111 (1988). Crossref
  20. H. K. Birnbaum and P. Sofronis, Mater. Sci. Eng. A., 176: 191 (1994). Crossref
  21. S. D. Pu and S. W. Ooi, Materials Science and Engineering: A, 761: 138059 (2019). Crossref
  22. G. A. Young and J. R. Scully, Corrosion, 50, No. 12: 919 (1994). Crossref
  23. V. G. Gavriljuk, B. D. Shanina, V. N. Syvanyuk, and S. M. Teus, J. Appl. Phys., 108: 083723 (2010). Crossref
  24. S. M. Teus, V. N. Shyvanyuk, B. D. Shanina, and V. G. Gavriljuk, phys. status solidi (a), 204: 4249 (2007). Crossref
  25. V. G. Gavriljuk, B. D. Shanina, V. N. Shyvanyuk, and S. M. Teus, Corros. Rev., 31: 33 (2013). Crossref
  26. S. M. Teus, D. G. Savvakin, O. M. Ivasishin, and V. G. Gavriljuk, Int. J. Hydr. Energy., 42: 2424 (2017). Crossref
  27. R. M. Gabidullin, B. A. Kolachev, and P. D. Drozdov, Problemy Prochnosti [Problems of Strength], 12: 36 (1971) (in Russian).
  28. P. Hohenberg and W. Kohn, Phys. Rev., 136: B864 (1964). Crossref
  29. W. Kohn and L. J. Sham, Phys. Rev., 140: A1133 (1965). Crossref
  30. P. Blaha, K. Schwarz, G. K. H. Madsen, D. Kvasnicka, and J. Luitz, WIEN2k, An Augmented Plane Wave + Local Orbitals Program for Calculating Crystal Properties (Austria, Wien: Techn. Universität Wien: 2001).
  31. J. P. Perdew, S. Burke, and M. Ernzernhoff, Phys. Rev. Lett., 77: 3865 (1996). Crossref
  32. F. D. Murnaghan, Proc. Natl. Acad. Sci., 30, Iss. 9: 244 (1944). Crossref
  33. K. Kunc and R. M. Martin, Phys. Rev. Lett., 48: 406 (1982). Crossref
  34. M. T. Yin and M. L. Cohen, Phys. Rev. B, 26: 3259 (1982). Crossref
  35. A. S. Nowick and B. S. Berry, Anelastic Relaxation in Crystalline Solids (New York: Academic Press: 1972).
  36. Y. Fukai, The Metal-Hydrogen System (Springer Series in Materials Science, 2nd Ed.) (Berlin: Springer: 2005).