ODS钢中氧化物/铁素体界面捕氢行为的第一原理研究

冯宇超^1,2，邢炜伟³，王寿龙^1,2，陈星秋¹，李殿中¹，李依依¹

1. 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心2. 中国科学技术大学材料科学与工程学院3. 中国科学院金属研究所

摘 要：通过第一原理计算系统研究了氧化物弥散强化钢（ODS钢）中H原子在氧化物析出相Y₂TiO₅和Y₂Ti₂O₇间隙的占位能;计算了H在Y₂Ti₂O₇/bcc-Fe界面的占位能,分析发现这些H原子占位均容易固溶在电荷密度较高的间隙位置。计算也进一步揭示,在界面处Fe空位更容易形成;H原子倾向于占据Y₂Ti₂O₇/bcc-Fe界面中Fe相一侧,而He原子则容易占据氧化物一侧,这表明在ODS钢中H原子会优先被氧化物沉淀相与基体间界面所吸收。ODS钢中大量弥散析出的纳米氧化物与基体间的界面结构,客观上实现了H原子的有效分散,并能够将H团簇稳定在更细小的尺度;而且在界面H团簇长大过程中会吸收大量的H原子和空位,可能以此作为辐照离位损伤缺陷的自愈合点,从而解释了ODS钢优越的耐辐照损伤性能。同时,计算也尝试解释了H-He双粒子辐照对ODS钢辐照空洞的产生存在协同效应的实验结果。

关键词：ODS钢;Y₂Ti₂O₇/bcc-Fe界面;H;第一原理计算;