短程序关联影响 Fe-Ni-Cr 奥氏体不锈钢中的氢分布
材料科学
2025-11-12 v1
摘要
氢脆性（HE）在奥氏体不锈钢中通过氢增强局部塑性（HELP）得以推进，后者通常伴随从均匀滑移向局部滑移的转变。面向自由晶体金属（FCC）合金的短程序（SRO）已知可促进滑移平面化，近期研究表明氢可能放大与固有 SRO 相关的局部化行为。然而，氢的引入如何影响 SRO 属性，反之 SRO 是否影响氢行为，尚未完全理解。本文采用自旋聚类扩写模型结合蒙特卡罗仿真，研究氢与 SRO 在 Fe-Ni-Cr 合金之间的相互作用。化学有序度采用 Warren-Cowley SRO 参数量化，模型预测经实验数据验证。我们发现氢的存在仅略微改变 Fe-Ni-Cr 合金的固有取向偏好。随着温度下降，合金从无序向有序热力学状态演化，出现明确的氢-金属关联。特别是，H-Ni 和 H-Cr 配对表现出更强的有序倾向，优于 H-Fe 配对，暗示氢对特定原子环境具有选择性亲和。另一方面，我们还发现相较于随机合金，存在预存在 SRO 时，其显著影响氢的最终分布，通过在 SRO 区域促进局部氢富集。这种 SRO 驱动的局部氢积累可能促进滑移局部化，从而促成早期脆化。这些发现为理解奥氏体不锈钢中氢与 SRO 之间的相互作用提供了热力学和结构性洞见，揭示了 HELP 与 SRO 如何共同导致奥氏体不锈钢氢脆性的潜在机制。
引用
@article{arxiv.2511.07804,
title = {Short-range order influences H distribution in Fe-Ni-Cr austenitic stainless steels},
author = {Tianyu Su and Brian J. Blankenau and Namhoon Kim and Kshitij Vijayvargia and Petros Sofronis and Jessica A. Krogstad and Elif Ertekin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.07804},
year = {2025}
}