α-Fe中氢脆现象的第一性原理研究

作     者：马明光 亢世江 张红玲 徐红彬 MA Mingguang;KANG Shijiang;ZHANG Hongling;XU Hongbin

作者机构：河北工业大学材料科学与工程学院天津300130 中国科学院过程工程研究所北京100190 湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 中国科学院绿色过程与工程重点实验室北京100190 

出 版 物：《热加工工艺》 (Hot Working Technology)

年 卷 期：2015年第44卷第14期

页      面：96-100页

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(11204304) 国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2013CB632600) 

主　　题：第一性原理方法 α-Fe 力学性能 氢掺杂 氢脆断裂 

摘      要：采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了氢原子对α-Fe力学性能的影响,对解析α-Fe氢脆本质做出了新的探索。氢掺杂使α-Fe的晶胞参数、氢原子周围铁原子的电荷以及Fe-H电子重叠数出现了各向异性的变化,从而导致α-Fe内聚力以及塑性各向异性。结果显示:沿[100]方向的内聚力在高氢浓度(HFe4)时明显增大,但其在较小的塑性变形下就达到峰值,随后随塑性变形的增加明显降低,说明氢掺杂使铁塑性降低;沿[001]方向的内聚力逐渐降低,使该方向的断裂韧性降低,导致铁在低应力下产生断裂。根据这些研究结果,认为[100]方向塑性的降低以及[001]方向断裂韧性的降低是导致α-Fe氢脆断裂的主要原因。