Електронна концепція водневого окрихчення та підвищеної пластичности металів
ГАВРИЛЮК В.Г., ШИВАНЮК В.М., ТЕУС С.М.
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
Отримано 20.02.2024, остаточна версія 02.08.2024 Завантажити PDF
Анотація
На основі проведених теоретичних та експериментальних досліджень впливу Гідроґену на електронну структуру заліза, ніклю та титану запропоновано електронну концепцію водневого окрихчення та поліпшеної Гідроґеном пластичности конструкційних металевих матеріялів. Запропонована концепція означає перерозподіл валентних електронів по енергетичних рівнях із збільшенням густини електронних станів на рівні Фермі, що приводить до пом’якшення кристалічної ґратниці та зменшення питомої енергії дислокацій із відповідним підвищенням їхньої рухливости. Природні властивості металевих твердих розчинів, а саме, близький атомовий порядок у його двох проявах — близьких впорядкуванні та розпаді, аналізуються як передумова локалізації пластичної деформації. Гідроґен лише посилює ефект локалізованої пластичности завдяки різній його розчинності в субмікрооб’ємах упорядкованого твердого розчину, що призводить до псевдокрихкого руйнування. Проаналізовано роль наведених Гідроґеном надлишкових вакансій у локалізації пластичної деформації та водневому зерномежовому руйнуванні чистих металів. Методами температуро- та деформаційно-залежного внутрішнього тертя досліджено ентальпії дифузії Гідроґену та зв’язку атомів Гідроґену з дислокаціями, продемонстровано контролюючий вплив їх на залежність водневого окрихчення від температури та швидкости деформації. Наприкінці запропоновано фізичне обґрунтування для використання водню в якості тимчасового леґувального елементу в технології температурно-деформаційного оброблення титанових стопів і поліпшення втомної міцности та пластичности аустенітних криць.
Ключові слова: водень, залізо, нікель, титан, електронна структура, окрихчення, пластичність.
DOI: https://doi.org/10.15407/ufm.25.03.482
Citation: V.G. Gavriljuk, V.M. Shyvaniuk, and S.M. Teus, Electron Concept of Hydrogen Embrittlement and Hydrogen-Increased Plasticity of Metals, Progress in Physics of Metals, 25, No. 3: 482–519 (2024)