The results of a first-principle study of the features of changes in the atomic and electron structures of palladium as a result of hydrogen dissolution are presented. It is shown that the binding energy of hydrogen in palladium behaves irregularly: with an increase in the hydrogen concentration x = H/Pd up to 0.75, it increases and then decreases, taking negative values at hydrogen concentrations x over 1.5. It was found that, as a result of the dissolution of hydrogen in palladium, charge transfer is observed from Pd atoms to H atoms. The magnitude of this charge transfer increases as palladium becomes saturated by hydrogen.
Проведены ab initio исследования атомной структуры систем Zr−He, Zr−vac и Zr−vac−He с концентра-цией атомов гелия и вакансий (vac) ∼ 6 at.%. Обнаружена индуцированная гелием неустойчивость решетки циркония в системе Zr−He, исчезающая с появлением вакансий. Определено наиболее предпочтительное положение примеси в решетке металла. Рассчитаны энергия растворения гелия и вносимый им избыточный объем. Установлено, что присутствие гелия в решетке Zr заметно понижает энергию образования вакансии. DOI: 10.21883/FTT.2017.01.43943.188 ВведениеСплавы на основе циркония являются важнейшими конструкционными материалами для тепловыделяющих элементов водо-водяных ядерных реакторов [1]. В про-цессе эксплуатации эти сплавы накапливают примесные атомы гелия, возникающие в результате (n, α)-ядерных реакций, а также большое количество дефектов как тер-модинамического, так и радиационного происхождения. Атомы гелия из-за их низкой растворимости в метал-ле захватываются дефектами кристаллической решетки, содержащими области избыточного объема, такими как вакансии, дислокации и границы зерен. Это приводит к образованию комплексов " дефект решетки + гелий", называемых в литературе газонаполненными пузырь-ками [2][3][4][5]. В частности, в результате взаимодействия гелия с вакансиями в металле образуются наполненные гелием вакансионные комплексы [4,5]. В работах [6,7] сообщается о том, что такие гелиевые пузырьки могут формироваться при низких температурах с участием одиночной вакансии и нескольких атомов гелия.Повышение концентрации вакансий в материале при-водит к увеличению его объема, называемому распу-ханием. Кроме того, в поликристаллах из-за накопле-ния He на границах зерен и образования наполненных гелием вакансионных комплексов в их объеме проис-ходит охрупчивание материала. Эти процессы приводят к деградации эксплуатационных свойств конструкцион-ных материалов [8][9][10][11][12]. Для борьбы с такими неже-лательными явлениями необходимо глубокое изучение свойств металла, содержащего точечные дефекты типа вакансий и примесных атомов. Важная информация о свойствах материалов, содержащих указанные дефекты, может быть получена с помощью расчетов из первых принципов в рамках теории функционала плотности.Целью настоящей работы является ab initio иссле-дование атомной структуры систем Zr−He, Zr−vac, Zr−vac−He при концентрации примесных атомов и вакансий (vac) ∼ 6 at.%. В частности, определяется энер-гетически наиболее выгодное положение атома гелия в решетке идеального кристалла Zr и кристалла с вакансиями, а также вычисляются энергия его раство-рения и вносимый им в решетку металла избыточный объем, изучается влияние примеси гелия на энергию образования вакансии в Zr. Методика и детали расчетаВ рамках теории функционала электронной плотно-сти с использованием обобщенно-градиентного прибли-жения [13] линеаризованным методом присоединенных плоских волн [14,15], реализованным в пакете программ FLEUR [16], проведены самосогласованные расчеты полной энергии чистого Zr и систем Zr−He, Zr−vac, Zr−vac−He. Радиусы muffin-tin сфер атомов Zr...
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.