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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 1/2019

19.10.2018

Decohesion Energy of \(\Sigma 5(012)\) Grain Boundaries in Ni as Function of Hydrogen Content

verfasst von: I. J. T. Jensen, V. Olden, O. M. Løvvik

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 1/2019

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Abstract

Degradation due to hydrogen embrittlement (HE) is initiated at the nanoscale, and the development of a predictive understanding of HE will have to consider the range all the way from atomic to macro scale. Density functional theory (DFT) can be used to calculate the effect of hydrogen in metals on the atomic scale. It is, however, limited to small models consisting of \(\sim 1000\) atoms, which puts the relevance for real-life scenarios into question. In the current study, the effect of model size is explored for two grain boundary (GB) systems, \(\Sigma 3[110](111)\) and \(\Sigma 5[100](012)\). For the latter, the preferred sites for H occupation and the sequence in which sites are filled upon increasing H contents are investigated, and decohesion energies are calculated as function of H content. Emphasis is laid on identifying the most physical model for these studies, by evaluating effects of model size and structural relaxation procedures. It is found that the decohesion energy does not decrease linearly with H content and has to be calculated explicitly for full H coverage to find out how much H absorption weakens the GB.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat M. Dadfarnia, A. Nagao, S. Wang, M. L. Martin, B. P. Somerday, P. Sofronis: Int. J. Fract., 2015, vol. 196, pp. 223–43.CrossRef M. Dadfarnia, A. Nagao, S. Wang, M. L. Martin, B. P. Somerday, P. Sofronis: Int. J. Fract., 2015, vol. 196, pp. 223–43.CrossRef
2.
Zurück zum Zitat E. D. Reese, W. Von Bestenbostel, T. Sebald, G. Paronis, D. Vanelli, Y. Mueller: Jom, 2014, vol. 66, pp. 1368–76.CrossRef E. D. Reese, W. Von Bestenbostel, T. Sebald, G. Paronis, D. Vanelli, Y. Mueller: Jom, 2014, vol. 66, pp. 1368–76.CrossRef
3.
Zurück zum Zitat T. Watanabe: J. Phys. Colloq., 1985, vol. 46, pp. c4–555–c4566.CrossRef T. Watanabe: J. Phys. Colloq., 1985, vol. 46, pp. c4–555–c4566.CrossRef
4.
Zurück zum Zitat L. Lim, T. Watanabe: Acta Metallurg., 1990, vol. 38, pp. 2507–16.CrossRef L. Lim, T. Watanabe: Acta Metallurg., 1990, vol. 38, pp. 2507–16.CrossRef
5.
Zurück zum Zitat A. Pundt, and R. Kirchheim: Ann. Rev. Mater. Res., 2006, vol. 36, pp. 555–608, 1531–7331. A. Pundt, and R. Kirchheim: Ann. Rev. Mater. Res., 2006, vol. 36, pp. 555–608, 1531–7331.
7.
Zurück zum Zitat M. L. Martin, B. P. Somerday, R. O. Ritchie, P. Sofronis, I. M. Robertson: Acta Mater., 2012, vol. 60, pp. 2739–45.CrossRef M. L. Martin, B. P. Somerday, R. O. Ritchie, P. Sofronis, I. M. Robertson: Acta Mater., 2012, vol. 60, pp. 2739–45.CrossRef
8.
Zurück zum Zitat M. Seita, J. P. Hanson, S. Gradecak, M. J. Demkowicz: Nature Comm., 2015, vol. 6, pp. 6164.CrossRef M. Seita, J. P. Hanson, S. Gradecak, M. J. Demkowicz: Nature Comm., 2015, vol. 6, pp. 6164.CrossRef
9.
Zurück zum Zitat I. M. Robertson, P. Sofronis, A. Nagao, M. L. Martin, S. Wang, D. W. Gross, K. E. Nygren: Metall. Mater. Trans. B, 2015, vol. 46, pp. 1085–103.CrossRef I. M. Robertson, P. Sofronis, A. Nagao, M. L. Martin, S. Wang, D. W. Gross, K. E. Nygren: Metall. Mater. Trans. B, 2015, vol. 46, pp. 1085–103.CrossRef
10.
Zurück zum Zitat J. Song, W. A. Curtin: Acta Mater., 2011, vol. 59, pp. 1557–69.CrossRef J. Song, W. A. Curtin: Acta Mater., 2011, vol. 59, pp. 1557–69.CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Y. Takahashi, H. Kondo, R. Asano, S. Arai, K. Higuchi, Y. Yamamoto, S. Muto, N. Tanaka: Mater. Sci. Eng. A, 2016, vol. 661, pp. 211–6.CrossRef Y. Takahashi, H. Kondo, R. Asano, S. Arai, K. Higuchi, Y. Yamamoto, S. Muto, N. Tanaka: Mater. Sci. Eng. A, 2016, vol. 661, pp. 211–6.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat C. Park, N. Kang, S. Liu, Corros. Sci., 2017, vol. 128, pp. 33–41.CrossRef C. Park, N. Kang, S. Liu, Corros. Sci., 2017, vol. 128, pp. 33–41.CrossRef
13.
Zurück zum Zitat J. P. Hanson, A. Bagri, J. Lind, P. Kenesei, R. M. Suter, S. Gradeak, M. J. Muto, Nat. Commun., 2018, vol. 9, pp. 3386.CrossRef J. P. Hanson, A. Bagri, J. Lind, P. Kenesei, R. M. Suter, S. Gradeak, M. J. Muto, Nat. Commun., 2018, vol. 9, pp. 3386.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat S. Bechtle, M. Kumar, B. P. Somerday, M. E. Launey, R. O. Ritchie: Acta Mater., 2009, vol. 57, pp. 4148–57.CrossRef S. Bechtle, M. Kumar, B. P. Somerday, M. E. Launey, R. O. Ritchie: Acta Mater., 2009, vol. 57, pp. 4148–57.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat S. Jothi, T. N. Croft, L. Wright, A. Turnbull, S. G. R. Brown: Int. J. Hydrogen Energ., 2015, vol. 40, pp. 15105–23.CrossRef S. Jothi, T. N. Croft, L. Wright, A. Turnbull, S. G. R. Brown: Int. J. Hydrogen Energ., 2015, vol. 40, pp. 15105–23.CrossRef
17.
Zurück zum Zitat S. M. Myers, M. I. Baskes, H. K. Birnbaum, J. W. Corbett, G. G. Deleo, S. K. Estreicher, E. E. Haller, P. Jena, N. M. Johnson, R. Kirchheim, S. J. Pearton, M. J. Stavola: Rev. Mod. Phys., 1992, vol. 64, pp. 559–617.CrossRef S. M. Myers, M. I. Baskes, H. K. Birnbaum, J. W. Corbett, G. G. Deleo, S. K. Estreicher, E. E. Haller, P. Jena, N. M. Johnson, R. Kirchheim, S. J. Pearton, M. J. Stavola: Rev. Mod. Phys., 1992, vol. 64, pp. 559–617.CrossRef
18.
Zurück zum Zitat J. E. Angelo, N. R. Moody, M. I. Baskes: Model. Simul. Mater. Sci. Eng., 1995, vol. 3, pp. 289–307.CrossRef J. E. Angelo, N. R. Moody, M. I. Baskes: Model. Simul. Mater. Sci. Eng., 1995, vol. 3, pp. 289–307.CrossRef
19.
Zurück zum Zitat D. Connetable, Y. Wang, D. Tanguy: J. Alloys Compd., 2014, vol. 614, pp. 211–20.CrossRef D. Connetable, Y. Wang, D. Tanguy: J. Alloys Compd., 2014, vol. 614, pp. 211–20.CrossRef
20.
Zurück zum Zitat D. Tanguy, Y. Wang, D. Connetable: Acta Mater., 2014, vol. 78, pp. 135–43.CrossRef D. Tanguy, Y. Wang, D. Connetable: Acta Mater., 2014, vol. 78, pp. 135–43.CrossRef
21.
Zurück zum Zitat Y. Wang, D. Connetable, D. Tanguy: Acta Mater., 2016, vol. 103, pp. 334–40.CrossRef Y. Wang, D. Connetable, D. Tanguy: Acta Mater., 2016, vol. 103, pp. 334–40.CrossRef
22.
Zurück zum Zitat J. von Pezold, L. Lymperakis, J. Neugebeauer: Acta Mater., 2011, vol. 59, pp. 2969–80.CrossRef J. von Pezold, L. Lymperakis, J. Neugebeauer: Acta Mater., 2011, vol. 59, pp. 2969–80.CrossRef
23.
Zurück zum Zitat D. Di Stefano, M. Mrovec, C. Elsässer: Acta Mater., 2015, vol. 98, pp. 306–12.CrossRef D. Di Stefano, M. Mrovec, C. Elsässer: Acta Mater., 2015, vol. 98, pp. 306–12.CrossRef
24.
Zurück zum Zitat X. Zhou, D. Marchand, D. L. McDowell, T. Zhu, J. Song: Phys. Rev. Lett., 2016, vol. 116, pp. 075502.CrossRef X. Zhou, D. Marchand, D. L. McDowell, T. Zhu, J. Song: Phys. Rev. Lett., 2016, vol. 116, pp. 075502.CrossRef
25.
Zurück zum Zitat D. L. Olmsted, S. M. Foiles, E. A. Holm: Acta Mater., 2009, vol. 57, pp. 3694–703.CrossRef D. L. Olmsted, S. M. Foiles, E. A. Holm: Acta Mater., 2009, vol. 57, pp. 3694–703.CrossRef
26.
Zurück zum Zitat S. Dai, Y. Xiang, D. J. Srolovitz: Acta Mater., 2014, vol. 69, pp. 162–74.CrossRef S. Dai, Y. Xiang, D. J. Srolovitz: Acta Mater., 2014, vol. 69, pp. 162–74.CrossRef
27.
Zurück zum Zitat W. T. Geng, A. J. Freeman, R. Wu, C. B. Geller, J. E. Raynolds: Phys. Rev. B, 1999, vol. 60, pp. 7149–55.CrossRef W. T. Geng, A. J. Freeman, R. Wu, C. B. Geller, J. E. Raynolds: Phys. Rev. B, 1999, vol. 60, pp. 7149–55.CrossRef
28.
Zurück zum Zitat J. P. Perdew, J. A. Chevary, S. H.Vosko, K. A. Jackson, M. R. Pederson, D. J. Singh, C. Fiolhais: Phys. Rev. B, 1992, vol. 46, pp. 6671–87.CrossRef J. P. Perdew, J. A. Chevary, S. H.Vosko, K. A. Jackson, M. R. Pederson, D. J. Singh, C. Fiolhais: Phys. Rev. B, 1992, vol. 46, pp. 6671–87.CrossRef
29.
Zurück zum Zitat G. Kresse, J. Furthmüller: Phys. Rev. B, 1996, vol. 54, pp. 11169–86.CrossRef G. Kresse, J. Furthmüller: Phys. Rev. B, 1996, vol. 54, pp. 11169–86.CrossRef
30.
Zurück zum Zitat G. Kresse, J. Furthmüller: Comp Mater Sci, 1996, vol. 6, pp. 15–50.CrossRef G. Kresse, J. Furthmüller: Comp Mater Sci, 1996, vol. 6, pp. 15–50.CrossRef
31.
Zurück zum Zitat D. E. Jiang, E. Carter: Acta Mater., 2004, vol. 52, pp. 4801–7.CrossRef D. E. Jiang, E. Carter: Acta Mater., 2004, vol. 52, pp. 4801–7.CrossRef
32.
Zurück zum Zitat A. Alvaro, I. J. T. Jensen, N. Kheradmand, O. M. Løvvik, V. Olden: Int. J. Hydrogen Energy, 2015, vol. 40, pp. 16892–900.CrossRef A. Alvaro, I. J. T. Jensen, N. Kheradmand, O. M. Løvvik, V. Olden: Int. J. Hydrogen Energy, 2015, vol. 40, pp. 16892–900.CrossRef
33.
Zurück zum Zitat M. Yamaguchi, M. Shiga, H. Kaburaki: Science, 2005, vol. 307, pp. 393–7.CrossRef M. Yamaguchi, M. Shiga, H. Kaburaki: Science, 2005, vol. 307, pp. 393–7.CrossRef
34.
Zurück zum Zitat Y. A. Du, L. Ismer, J. Rogal, T. Hickel, J. Neugebauer, R. Drautz: Phys. Rev. B, 2011, vol. 84, pp. 144121.CrossRef Y. A. Du, L. Ismer, J. Rogal, T. Hickel, J. Neugebauer, R. Drautz: Phys. Rev. B, 2011, vol. 84, pp. 144121.CrossRef
Metadaten
Titel
Decohesion Energy of Grain Boundaries in Ni as Function of Hydrogen Content
verfasst von
I. J. T. Jensen
V. Olden
O. M. Løvvik
Publikationsdatum
19.10.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 1/2019
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-018-4982-8

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