模拟金属中固-固相变氢致点蚀的相场模型

金属的氢致点蚀是一种破坏材料完整性与耐久性的常见现象。由于其诸多复杂机制，特别是固-固相变与力学相互作用导致氢化物的各向异性生长并在金属表面引发某些鼓包，其数值模拟仍具挑战。在我们的工作中，我们提出一种用于模拟氢致点蚀的相场模型与数值技术，并将其应用于 $\alpha$-铀体系。在我们的模型中，引入弹性应变能来近似由金属与氢化物间力学相互作用引发的各向异性蚀坑形貌。对于数值技术，采用基于有限元法的自由边界条件以引入金属表面的鼓包。通过应用我们的模型与数值技术，获得了金属表面带鼓包且与 $\alpha$-铀实验相符的各向异性蚀坑形貌。此外，发现了 $\alpha$-铀的压缩及其氢化物的膨胀，增进了对氢致点蚀的深入理解。该模型有望应用于工业中金属氢致点蚀的健康检测。