【摘 要】
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利用自主开发的基于量子力学的多尺度计算方法QC-DFT,我们研究了铝的氢脆行为.计算发现：氢原子吸附在铝裂纹尖端表面(crack front surface)的Top位(铝原子正上方)时,在外
【机 构】
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中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理重点实验室,四川绵阳,621900
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利用自主开发的基于量子力学的多尺度计算方法QC-DFT,我们研究了铝的氢脆行为.计算发现：氢原子吸附在铝裂纹尖端表面(crack front surface)的Top位(铝原子正上方)时,在外力加载下,很低的氢吸附浓度(0.2 ML)就能导致该层表面产生脆性裂缝,同时伴随有位错的产生与发射；而在类似的加载条件下,氢原子在裂纹的其他表面吸附时,未发生氢脆现象,但氢原子吸附在Bridge位(铝-铝键正上方)与Top位对于位错的滑移分别有阻滞和促进的作用.进一步的研究发现,氢在裂纹尖端表面吸附时,导致的晶格预开裂畸变会降低内部氢原子向裂纹尖端表面迁移时的能垒,从而提出了一种氢在裂纹尖端处富集的物理机制.我们的计算结果回答了很长时间以来实验和应用中的一个疑问,即：在常温常压下,氢在金属铝中的溶解度很低,为什么依然有铝的氢脆现象发生.
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