基于DFT与键级势模拟氢在双晶铜中的力学效应
材料科学
2025-10-07 v1
摘要
氢脆是金属多种退化效应的主要原因。由于晶界（GBs）可高效充当氢原子的陷阱，H被认为会在这些区域偏析，影响位错的形成。然而，H在何种浓度下开始对Cu的力学性能产生影响仍不清楚。在本研究中，我们使用密度泛函理论（DFT）来评估键级势（BOP）模拟H在Cu晶界中偏析的准确性。BOP准确预测了H在Cu晶界中最有利的偏析位点以及诱导的晶格弛豫效应。研究发现H通过降低晶界分离能削弱晶体。使用BOP进行了经典分子动力学（MD）模拟，以评估双晶Cu中显著影响晶体力学强度所需的H浓度。对于高于10质量ppm的浓度，在单轴拉伸应变施加过程中H显著降低了双晶Cu样品的屈服强度。该效应归因于晶界内的H间隙原子促进了部分位错的形成。
引用
@article{arxiv.2306.05342,
title = {Simulation of mechanical effects of hydrogen in bicrystalline Cu using DFT and bond order potentials},
author = {Vasileios Fotopoulos and Alexander L. Shluger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.05342},
year = {2025}
}