First principles study of various Zr–H phases with low H concentrations

Wang, Fei; Gong, Hao

doi:10.1016/j.ijhydene.2012.06.037

Cited by 31 publications

(19 citation statements)

References 34 publications

(36 reference statements)

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The calculated lattice parameters (a and c) of pure Zr and the ZrH x systems are shown in Table I and have very good agreement with the previous calculation results and experimental data 1,13,15,[25][26][27]31,50,51 . It is observed that the ratio c/a decreases with increasing H concentration in Zr, as in experiments 26,27 .…”

Section: Discussionsupporting

confidence: 83%

“…However, it was reported in Ref. 13 that ZrH 0.5 has a FCC structure in a high-symmetry configuration. Hence, for ZrH 0.5 we considered four configurations, C1-C4, to study its structural stability, as shown in Fig.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 94%

“…Before the calculation of the electron-phonon coupling in the Zr-H system, we determinated the lattice structure of this system. The lattice structure of Zr-H systems has been well studied in both experimental and theoretical studies 13,15,20,21,24,25,27,35,50 . In the present work, for zirconium hydrides (with hydrogen concentration x ≥ 1), we studied the stable configurations which were defined in Ref.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

Influence of hydrogen on electron-phonon coupling and intrinsic electrical resistivity in zirconium: A first-principles study

2019

View full text Add to dashboard Cite

This paper presents the first-principles calculation of the electron-phonon coupling and the temperature dependence of the intrinsic electrical resistivity of the zirconium-hydrogen system with various hydrogen concentrations. The nature of the anomalous decrease in the electrical resistivity of the Zr-H system with the increase of hydrogen concentration (at high concentrations of H/Zr>1.5) is studied. It was found that the hydrogen concentration, where the resistivity starts to decrease, is very close to the critical concentration of the δ-ε phase transition. It is shown that the tetragonal lattice distortion due to the δ-ε phase transition of the Zr-H system eliminates imaginary phonon frequencies and the strong electron-phonon coupling of the δ phase and, as a result, leads to the reduction of the electrical resistivity of the Zr-H system at a high hydrogen concentration.

show abstract

Section: Discussionsupporting

confidence: 83%

Section: Discussionmentioning

confidence: 94%

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Influence of hydrogen on electron-phonon coupling and intrinsic electrical resistivity in zirconium: A first-principles study

2019

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Значения, полученные нами для чистого Zr и системы Zr−H (табл. 1), хорошо согласуется как с результатами экспериментов [14,17], так и расчетов других авторов [15,16]. При тетра-эдрической координации водорода параметры решетки циркония a и c увеличиваются соответственно на 0.19 и 0.80% по сравнению с чистым металлом, а при октаэд-рической -увеличивается на 0.40% лишь параметр c. Образование вакансии вызывает сокращение объема кристалла, уменьшая параметры а и с соответственно на 0.50 и 1.70%.…”

Section: результаты и обсуждениеunclassified

“…Рассчитанные в настоящей работе значения количе-ственно достаточно хорошо согласуются с результатами псевдопотенциальных расчетов [15] и качественно -с результатами расчетов [9], превышающих наши значения на величину ∼ 40%. Экспериментальные значения энергии связи E H по разным источникам составляют 0.3 eV [18] и 0.66 eV [19], так что полученные нами результаты находятся между этими значениями.…”

Section: результаты и обсуждениеunclassified

Взаимное влияние водорода и вакансий в alpha-цирконии на энергетику их взаимодействия с металлом

Святкин¹,

Коротеев²,

Chernov³

2018

Физика Твердого Тела

View full text Add to dashboard Cite

Представлены результаты исследования из первых принципов энергетики взаимодействия водорода и вакансий с α-цирконием. Установлено, что наличие вакансий в цирконии увеличивает энергию связи водород−металл, а присутствие водорода в решетке циркония уменьшает энергию образования вакансий. Показано, что водород и вакансии в цирконии образуют комплексы, значительно искажающие решетку металла. Вблизи этих комплексов наблюдается повышение степени ковалентности связей металл−металл и водород−металл. DOI: 10.21883/FTT.2018.01.45282.020 ВведениеДеградация механических свойств конструкционных материалов, обусловленная водородным охрупчивани-ем [1], стимулирует интенсивные исследования влияния водорода на атомную и электронную структуру метал-лов и сплавов [2][3][4][5][6][7][8][9]. Исследования твердого раствора ниобий−водород методами электронно-позитронной ан-нигиляции, дифракции рентгеновского излучения и про-свечивающей электронной микроскопии [3,4] показали, что растворение водорода способствует образованию ва-кансий с последующим формированием сложных комп-лексов водород-вакансия, структура которых зависит как от концентрации водорода в металле, так и от спосо-ба его введения. Теоретические исследования металлов с кубической структурой [5][6][7], а также ГПУ металлов Ti [8] и Zr [9] выявили, что наличие водорода и вакансий в решетке металлов приводит к формированию различ-ных комплексов водород−вакансия. Очевидно, что на-копление этих комплексов может явиться дополнитель-ным фактором водородного охрупчивания материалов.Сплавы на основе циркония широко используются для изготовления оболочек топливных элементов ядер-ных реакторов. В процессе эксплуатации эти элемен-ты конструкции реакторов подвергаются интенсивно-му воздействию водорода [10] и высоких температур, способствующих образованию равновесных вакансий. Однако к настоящему времени нам известна лишь одна работа, посвященная исследованию комплексов водород−вакансия в цирконии [9]. Поэтому целью на-стоящего исследования явилось изучение из первых принципов атомной и электронной структуры системы цирконий−водород−вакансия (Zr−H−ν) при концентра-циях водорода и вакансий ∼ 6.5 ат.%. Метод и детали расчетаВ рамках теории функционала электронной плот-ности полнопотенциальным методом линеаризованных присоединенных плоских волн [11], реализованном в пакете программ FLEUR [12], проведена оптимизация параметров решетки и релаксация положений всех атомов в расчетной ячейке систем цирконий−водород (Zr−H), цирконий−вакансия (Zr−ν) и цирконий−водо-род−вакансия (Zr−H−ν). Обменно-корреляционные эф-фекты учитывались с использованием обобщенного градиентного приближения в форме Пердью−Бурке− Ернцерхофа (PBE) [13]. Радиусы МТ-сфер атомов Zr и H были выбраны равными 1.058 и 0.529 ¦ соответственно, что позволяло атомам водорода свободно помещаться в междоузлиях кристаллической решетки α-Zr. Самосогла-сование электронной плотности считалось достигнутым, когда среднеквадратичное отклонение между входной и выходной зарядовыми плотностями валентных элек-тронов становилось меньше 10 −3 эле...

show abstract

A first principles investigation of the hydrogen-strain synergy on the formation and phase transition of hydrides in zirconium

Njifon

Torres

2021

Acta Materialia

View full text Add to dashboard Cite

First principles study of various Zr–H phases with low H concentrations

Cited by 31 publications

References 34 publications

Influence of hydrogen on electron-phonon coupling and intrinsic electrical resistivity in zirconium: A first-principles study

Influence of hydrogen on electron-phonon coupling and intrinsic electrical resistivity in zirconium: A first-principles study

Взаимное влияние водорода и вакансий в alpha-цирконии на энергетику их взаимодействия с металлом

A first principles investigation of the hydrogen-strain synergy on the formation and phase transition of hydrides in zirconium

Contact Info

Product

Resources

About