Investigating the impact of alloying elements on hydrogen diffusion in Ti-based alloys via first-principles calculations

材料科学 氢脆 扩散 脆化 冶金 腐蚀 化学物理 热力学 化学 物理 有机化学
作者
Qianli Liu,Lin Yang,Wei Yu,Tao Liu,Yongyong Suo,Xiaoyu Chong
出处
期刊:Materials today communications [Elsevier]
卷期号:40: 110090-110090 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.mtcomm.2024.110090
摘要

The diffusion of hydrogen in Ti-based alloys can lead to localized degradation of mechanical properties, resulting in hydrogen embrittlement. Therefore, identifying alloying elements that impede hydrogen diffusion is a crucial approach to mitigating hydrogen embrittlement and stress corrosion in Ti-based alloys. Utilizing first-principles calculations, we investigated the effects of 33 alloying elements on hydrogen diffusion in Ti-based alloys, including diffusion barriers and coefficients. Our findings demonstrate that elements such as Al, Ga, Si, and Zn increase the hydrogen diffusion barriers and decrease the diffusion coefficients in Ti-based alloys, thereby mitigating hydrogen embrittlement. It is revealed that the difference of electronegativity of Al, Si, Au, Ag, Pd, Ir, Zn, and Cu affects the hydrogen atom trapping ability. It also sheds light on strategies to mitigate hydrogen embrittlement in Ti-based alloys. This insight highlights their significant role in hindering the movement of hydrogen atoms within the alloys.

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