基于相场格式的 Modeling 氢物质在晶粒边界扩散和捕获中的效应
材料科学
2024-12-30 v1
摘要
氢气晶粒边界 (GB) 捕获被广泛认为是氢诱导胶体失效的主要原因. 尽管已进行多项研究来揭示 GB 对氢传输的作用, 但仍缺乏对该过程的清晰理解. 这归因于针对此类高度动力学过程的实验程序局限性. 本研究旨在通过全域代表体积单元 (RVE) 了解氢-GB 相互作用. 采用相场方法生成 RVE, 因其是表示 GB 的合适数值工具. 提出一种新型全动力学扩散和 GB 捕获格式, 该格式与基于相场的 RVE 兼容. 将 GB 扩散系数 () 和捕获结合能 () 作为参数来理解扩散与 GB 捕获之间的相互作用. 对进行不变和梯度占用边界条件下的吸收和渗透仿真. 在两种情况下, 随着 的增加, GB 占用率增加. 渗透仿真显示, 随着 和令人惊讶的 的增加, GB 上的氢气通量也随之增加. 由于捕获增加了 GB 上的氢占用, 也增加了占用梯度, 从而导致更高的通量. 这导致结论, 在外部占用梯度情况下, GB 捕获和扩散合作, 而非竞争, 以增加氢通量. 另一方面, 渗透仿真中 GB 上氢保留的决定性因素是 而非 .
引用
@article{arxiv.2412.18974,
title = {Modeling the effect of grain boundary diffusivity and trapping on hydrogen transport using a phase-field compatible formulation},
author = {Abdelrahman Hussein and Byungki Kim and Tom Depover and Kim Verbeken},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.18974},
year = {2024}
}