α-Fe和γ-Fe中氢扩散行为的第一性原理计算

作者：张凤春; 张小山; 李春福^*; 文平; 罗强

来源：原子与分子物理学报, 2020, 37(03): 397-402.

DOI：10.3969/j.issn.1000-0364.2020.03.015

• 氢扩散
• 扩散激活能
• 第一性原理
• 氢致开裂

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了α-Fe和γ-Fe中氢扩散行为,建立了两相的H原子扩散系数与温度的关系式,对比了H原子在两相中扩散的难易程度,并结合2205双相不锈钢的氢致开裂试验对计算结果进行了实验验证.研究结果表明:H原子在α-Fe中所需扩散激活能较γ-Fe低,其容易在α-Fe的缺陷处聚集,并最终造成氢致开裂等严重后果;而2205双相不锈钢的HIC实验表明,裂纹在铁素体相中表现为穿晶型开裂,并且在传播过程中由于受到奥氏体相的阻碍,裂纹沿两相界面发展,表现出混合型开裂方式;综上所述,铁素体相更容易产生氢致裂纹,这进一步证实了本文计算结果的可靠性.

• 单位
  西南石油大学; 成都工业学院; 材料科学与工程学院