The influence of alloying on Zn liquid metal embrittlement in steels

材料科学 脆化 液态金属脆化 晶界 冶金 金属 密度泛函理论 微观结构 计算化学 化学
作者
Daniel Scheiber,Konstantin Manuel Prabitz,Lorenz Romaner,Werner Ecker
出处
期刊:Acta Materialia [Elsevier]
卷期号:195: 750-760 被引量:51
标识
DOI:10.1016/j.actamat.2020.06.001
摘要

In this study we investigate Zn liquid metal embrittlement at Fe grain boundaries (GBs) by employing ab initio density functional theory (DFT) simulations. We consider three different GBs and two common alloying elements in steels (Si and Al) and evaluate how the interplay of the elements affects Zn enrichment and embrittlement of the GBs. Our simulations show that Zn has stronger tendency to enrich at both GBs and surfaces than Al and Si. By increasing the amount of Al and Si in the bulk, Zn can be reduced at both GBs and surfaces. This is quantified for a large temperature range by the newly introduced replacement potency, which shows that compared to Al, Si has a larger potency to decrease the amount of Zn at GBs and surfaces. Regarding GB embrittlement, our results demonstrate that Si a small positive, Al a small negative, and Zn a strong negative effect on GB cohesion. In combination with Zn both Al and Si are able to somewhat reduce the detrimental effect of Zn.
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