《鎳基合金中成分及缺陷對氫行為影響的第一性原理研究》是依託中山大學，由劉文冠擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鎳基合金中成分及缺陷對氫行為影響的第一性原理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉文冠
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
氫脆能嚴重影響鎳基合金的性能，從原子尺度上理解鎳基合金中的成分、缺陷對氫的作用，對於深入理解氫脆現象、改進合金抗氫脆能力都具有至關重要的指導意義。合金中的氫原子難以用普通實驗手段直接顯示，而第一性原理模擬卻能非常方便地直接研究氫在合金中的行為，並能從原子、電子層次上揭示深層次的物理機理。任一種氫脆機理都不能圓滿解釋所有氫脆現象，不同的氫脆機理在不同的條件下可能分別起主導作用，僅本項目無法包括氫脆的所有方面。本項目以第一性原理模擬為主要研究手段，部分結合實驗研究，系統深入地研究鎳基合金氫脆的一些重要問題：同一族及同一周期元素在鎳基體中對氫原子的束縛/排斥的規律；鉻、鐵、碳和硼為代表的合金元素在鎳基體空位附近對氫行為的影響；磷為代表的雜質元素在鎳晶界中與氫的協同作用對鎳晶界的影響；二元鎳鉻合金的化學配比對氫擴散滲透的影響。通過本項目的研究，以期進一步提高對此問題的認識並為改良合金打下基礎。
結題摘要
氫脆能嚴重影響鎳基合金的性能，從原子尺度上理解鎳基合金中的成分、缺陷對氫的作用，對於深入理解氫脆現象、改進合金抗氫脆能力都具有至關重要的指導意義。合金中的氫原子難以用普通實驗手段直接顯示，而第一性原理模擬卻能非常方便地直接研究氫在合金中的行為，並能從原子、電子層次上揭示深層次的物理機理。本項目以第一性原理模擬為主要研究手段，深入地研究鎳基合金氫脆的一些重要問題：同一族及同一周期元素在鎳基體中對氫原子的束縛/排斥的規律；Cr、Mo為代表的金屬元素和以B、P為代表的非金屬元素在鎳合金不同類型的晶界附近對氫行為的影響。通過理論計算得到了鎳基合金中第3、4、5周期中的sp元素（Al、Si、P、S、Ga、Ge、As、Se、In、Sn、Sb、Te）以及4d過渡金屬元素在鎳基體中對氫原子相互作用能，分析了其束縛/排斥作用的物理機理，建立了相應的資料庫；發現在鎳基合金的不同類型的晶界處（Σ3和Σ5晶界），Cr、Mo、B、P等為代表的合金元素能阻礙H原子的偏析和擴散，但是它們的作用機理是不同的。受本項目資助，發表了11篇文章（包括直接相關和間接相關），其中SCI文章10篇。通過本項目的研究，在原子尺度上系統地研究了諸多合金元素在鎳基合金基體和晶界處對H行為的影響，揭示了相應的物理機理，以期進一步提高鎳基合金氫脆問題的認識，並為改良該合金提供一定的理論支持。
