Al$_x$CoCrFeNi 高熵合金中氢摄取与氢化物形成：第一性原理、通用势能与实验研究
材料科学
2026-03-19 v1
摘要
复杂多组分合金，包括高熵合金（HEAs），中的氢摄取既决定了氢储存容量，也影响着抗氢化腐蚀能力。我们结合高压实验、密度泛函理论（DFT）和 GRACE 通用原子势，研究了 AlCoCrFeNi 和 AlCoCrFeNi 高熵合金中的氢吸附。在 H 作为压力传递介质下，FCC 结构的 AlCoCrFeNi 合金在室温下 3 GPa 以上形成氢化物，而 Al 富集的 B2 结构 AlCoCrFeNi 合金即使在最高可达 50 GPa 的压力下加热也未见氢化物形成。实验和计算表明，铝通过增加溶解能和不稳定空间位点来抑制氢摄取。所用通用势能在大型 DFT 数据库上预训练，能够较好地复现 DFT 的能量特征，并在从稀释极限到氢化物形成区间 demonstrate 良好的可迁移性。进一步的模拟则阐明了局部有序性、体积变化、组成以及晶体结构在其中的作用。总体而言，我们的结果表明，含铝的 HEAs 中的氢溶解度主要由组成决定，铝驱动的 B2 有序结构为强次要效应。
引用
@article{arxiv.2603.17479,
title = {Hydrogen uptake and hydride formation in Al$_x$CoCrFeNi high-entropy alloys: First-principles, universal-potential, and experimental study},
author = {Fritz Körmann and Yuji Ikeda and Konstantin Glazyrin and Maxim Bykov and Kristina Spektor and Shrikant Bhat and Nikita Y. Gugin and Anton Bochkarev and Yury Lysogorskiy and Blazej Grabowski and Kirill V. Yusenko and Ralf Drautz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.17479},
year = {2026}
}