Ab initio моделирование энергии растворения и энергии связи водорода с 3$sp$-, 3$d$- и 4$d$-примесями в ОЦК-железе

Фундаментальное понимание локализации атомов H в стали – важный шаг к теоретическому описанию механизмов водородного охрупчивания на атомном уровне. Мы исследуем с помощью ab initio расчетов в рамках теории функционала плотности (DFT) влияние различных примесей замещения Mg, Al, Si, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Pd и Cd на энергию растворения водорода в решетке ОЦК-железа. Выделены электронный и упругий вклады различных примесей в энергию растворения, проанализировано их влияние на энергию связи водорода и примесей. Показано существование линейной зависимости энергии растворения водорода от величины изменения электронной плотности внутри тетраэдрической поры, после внедрения в нее атома водорода. Полученные результаты позволили сформулировать ключевые механизмы управления локализацией водорода в ОЦК-железе легирующими примесями замещения.