Зерномежева дифузія атомів водню в $\alpha$-залізі

С. М. Теус, В. Г. Гаврилюк

Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03680, МСП, Київ-142, Україна

Отримано: 24.02.2014. Завантажити: PDF

За допомогою теоретичного моделювання було проаналізовано зерномежову дифузію атомів водню в $\alpha$-залізі. Молекулярно-динамічне моделювання міґрації атомів водню в обраних межах зерен з різними кутами дезорієнтації, а також в об’ємі зерна, показало, що ентальпія активації міґрації атомів водню по межах зерен вища, ніж відповідне значення в об’ємі зерна. На підґрунті цих результатів зроблено висновок, що межі зерен у залізі є пастками для атомів водню і сповільнюють їх міґрацію. Зроблено припущення, що збільшення коефіцієнта зерномежової дифузії водню, яке спостерігалося в деяких експериментах, пов’язане з індукованим воднем міжкристалітним розтріскуванням.

Ключові слова: $\alpha$-залізо, дифузія водню в металах, спеціальні межі зерен, молекулярна динаміка.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v36/i10/1399.html

PACS: 02.70.Ns, 61.72.Bb, 61.72.Mm, 61.72.sh, 61.72.Yx, 66.30.je, 82.60.Cx


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. C. D. Beachem, Metall. Trans. A, 3: 437 (1972).
  2. I. M. Bernstain and A. W. Thompson, Int. Met. Rev., 21: 269 (1979).
  3. J. P. Hirth, Metall. Trans. A, 11: 861 (1980). Crossref
  4. D. Symons, Metall. Trans. A, 29: 1265 (1998). Crossref
  5. H. Vehoff, Hydrogen in Metals III (Ed. H. Wipf) (Berlin–Heidelberg: Springer: 1997).
  6. A. Pundt and R. Kirchheim, J. Mater. Res., 36: 555 (2006). Crossref
  7. K. H. Lo, C. H. Shek, and J. K. L. Lai, Mater. Sci. and Eng. R, 65: 39 (2009). Crossref
  8. H. Fukushima and H. K. Birnbaum, Acta Metal., 32: 851 (1984). Crossref
  9. P. Novak, R. Yuan, B. P. Somerday, P. Sofronis, and R. O. Ritchie, J. Mech. Phys. Solids, 58: 206 (2010). Crossref
  10. L. Zhong, R. Wu, A. J. Freeman, and G. B. Olson, Phys. Rev. B, 62: 13938 (2000). Crossref
  11. M. Wen, S. Fukuyama, and K. Yokogava, Acta Mater., 51: 1767 (2003). Crossref
  12. Y. A. Du, L. Ismer, J. Rogal, T. Hickel, J. Neugebauer, and R. Drautz, Phys. Rev. B, 84: 144121 (2011). Crossref
  13. R. D. Calder, T. S. Elleman, and K. Verghese, J. of Nuclear Mater., 46: 46 (1973). Crossref
  14. T. Tsuru and R. M. Latanision, Scripta Metal., 16: 575 (1982). Crossref
  15. B. Ladna and H. K. Birnbaum, Acta Metall., 35: 2537 (1987). Crossref
  16. A. Kimura and H. K. Birnbaum, Acta Metall., 36: 757 (1988). Crossref
  17. A. M. Brass, A. Chanfreau, and J. Chene, Hydrogen Effects on Material Behaviour (Eds. A. W. Thompson and N. R. Moody) (Warrendale, Pennsylvania: TMS Publ.: 1990), p. 19.
  18. N. R. Quick and H. H. Johnson, Metall. Trans. A, 10: 67 (1979). Crossref
  19. W. Beck, J. Bockris, J. McBreen, and L. Nanis, Proc. R. Soc. A, 290: 220 (1966). Crossref
  20. W. M. Robertson, Z. Metallk., 69: 436 (1973).
  21. V. M. Sidorenko and I. I. Sidorak, Physicochemical Mechanics of Materials, 9: 12 (1973).
  22. R. Kirchheim, Phys. Scr., Iss. T94: 58 (2001). Crossref
  23. S. Plimpton, J. Comp. Phys., 117: 1 (1995). Crossref
  24. S. Ranganathan, Acta Cryst., 21: 197 (1966). Crossref
  25. M. A. Fortes, phys. status solidi (b), 54: 311 (1972). Crossref
  26. D. E. Jiang and E. A. Carter, Phys. Rev. B, 70: 064102 (2004). Crossref
  27. J. K. Norskov, Phys. Rev. B, 26: 2875 (1982). Crossref
  28. A. Ramasubramaniam, M. Itakura, and E. Carter, Phys. Rev. B, 79: 174101 (2009). Crossref
  29. M. I. Mendelev, S. Han, D. J. Srolovitz, G. J. Ackland, D. Y. Sun, and M. Asta, Philos. Mag., 83: 3977 (2003). Crossref
  30. G. J. Ackland, M. I. Mendelev, D. J. Srolovitz, S. Han, and A. V. Barashev, J. Phys. Condens. Matter, 16: S2629 (2004). Crossref
  31. M. W. Finnis and J. E. Sinclair, Philos. Mag. A, 50: 45 (1984). Crossref
  32. M. Parrinello and A. Rahman, J. Appl. Phys., 52: 7182 (1981). Crossref
  33. S. Nose, Mol. Phys., 52: 255 (1984). Crossref
  34. W. G. Hoover, Phys. Rev. A, 31: 1695 (1985). Crossref
  35. J. S. Wang, Eng. Fract. Mech., 68: 647 (2001). Crossref
  36. T. Ohmisawa, S. Uchiyama, and N. Nagumo, J. Alloys Compd., 356–357: 290 (2003). Crossref
  37. H. Kimizuka, H. Mori, and S. Ogata, Phys. Rev. B, 83: 094110 (2011). Crossref
  38. J. L. Dillard and S. Talbot-Besnard, L’hydrogene Dans les Metaux (Paris: Editions Science et Industrie: 1972), vol. 1.
  39. M. Nagano, Y. Hayashi, N. Ohtani, M. Isshiki, and K. Igaki, Scr. Metall., 16: 973 (1982). Crossref
  40. Y. Shibuta, S. Takamoto, and T. Suzuki, ISIJ International, 48: 1582 (2008). Crossref
  41. A. Jaatinen, C. V. Achim, K. R. Elder, and T. Ala-Nissila, Technische Mechanik, 30: 169 (2010).
  42. J. F. Dufresne, A. Seeger, P. Groh, and P. Moser, phys. status solidi (a), 36: 579 (1976). Crossref
  43. T. Suzuoka, Trans. Japan Inst. Metals, 2: 25 (1961). Crossref
  44. J. C. Fisher, J. Appl. Phys., 22: 74 (1951). Crossref
  45. R. T. P. Whipple, Philos. Mag., 45: 1225 (1954). Crossref
  46. R. Nazarov, T. Hickel, and J. Neugebauer, Phys. Rev. B, 82: 224104 (2010). Crossref
  47. J. Yao and J. R. Cahoon, Acta Metal Mater., 39: 111 (1991). Crossref
  48. J. Yao and J. R. Cahoon, Acta Metal Mater., 39: 119 (1991). Crossref
  49. A. A. Nazarov, A. E. Romanov, and R. Z. Valiev, Acta Metall. Mater., 41: 1033 (1993). Crossref
  50. A. M. Brass and A. Chanfreau, Acta Mater., 44: 3823 (1996). Crossref
  51. H. K. Birnbaum and P. Sofronis, Mat. Sci. Eng. A, 176: 191 (1994). Crossref
  52. V. G. Gavriljuk, B. D. Shanina, V. N. Shyvanyuk, and S. M. Teus, J. Appl. Phys., 108: 083723-1–9 (2010). Crossref