考虑铁中晶界捕获两种不同建模方法的氢渗透测试分析
材料科学
2019-12-06 v1
摘要
电化学渗透测试是表征金属中氢扩散最常用的方法之一。在氧化池中记录的氢原子通量可被拟合以获得表观扩散系数。该系数的大小对氢辅助断裂或疲劳现象的动力学具有决定性影响，并在很大程度上取决于氢在微观结构陷阱中的滞留。为了改进扩散系数的数值拟合，我们使用有限元 (FEM) 模拟复现了一次渗透测试，考虑了两种方法：一种连续 1D 模型，其中陷阱密度、结合能和输入晶格浓度是关键变量；以及一种多晶模型，其中晶界处的捕获被显式模拟，包含不同于晶粒内部的偏析因子和扩散系数。结果表明，连续模型能捕捉捕获延迟，但应加以修正以模拟捕获对稳态通量的影响。渗透行为可根据偏离菲克 (Fickian) 扩散的程度分为不同状态。多晶合成渗透显示出偏析对输出通量大小的强烈影响。该方法还能够模拟短路扩散现象。通过拟合表观扩散系数比较不同晶粒尺寸和晶界厚度，揭示了记录通量与陷阱特征参数之间的关系。
引用
@article{arxiv.1912.02525,
title = {Analysis of hydrogen permeation tests considering two different modelling approaches for grain boundary trapping in iron},
author = {A. Díaz and I. I. Cuesta and E. Martínez-Pañeda and J. M. Alegre},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.02525},
year = {2019}
}