加速离格动力学蒙特卡洛模拟以预测α-Fe中氢与空位簇的相互作用

我们提出了一种增强的离格动力学蒙特卡洛（OLKMC）模型，其基于一种对欧几里得变换和原子置换不变且对原子局域环境具有容错分类的新方法。我们的方法确保在基于范数的容差内的环境被分类为等价。在OLKMC模拟过程中，我们的方法保证在对称等价的局域环境中省略最大数量的冗余鞍点搜索。因此，我们能够研究氢至多五个空位簇的捕获/脱捕获，以及同时研究氢对这些簇扩散率的影响。这些过程在室温下的体心立方铁中以极不同的时间尺度发生。我们能够在无需对其机制作先验假设的情况下预测簇/复合体的扩散路径，不仅重现了先前报道的机制，还发现了更大复合体的新机制。我们详述了氢诱导的簇扩散机制变化，并发现证据表明，与单空位相反，向较大簇中引入氢可提高其扩散率。我们将有效氢扩散率与Oriani的经典捕获理论进行比较，发现总体一致，并有一些证据表明当捕获体可移动时氢可能并非总与捕获体处于平衡。最后，我们能够计算围绕非点捕获体的亚稳态的捕获氛围，为更好地理解和预测复杂合金中的氢脆开辟了新途径。