Ermittlung der Rolle der Zusammensetzung und der angelegten Spannung beim Verhalten von Wasserstoff in der Nähe von Kristalldefekten in Fe-Cr- und Fe-Ni-Legierungen.

• Antragstellerin: Daria Smirnova, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Computergestütztes Werkstoffdesign und Simulation von Werkstoffverhalten von atomistischer bis mikroskopischer Skala
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 545344573

Hauptziel des Projekts ist es, die Zusammensetzung und die angelegten Spannungen mit den Eigenschaften der Wasserstoffdiffusion und -seigerung auf Kristalldefekten in Fe-Cr- und Fe-Ni-Legierungen in Beziehung zu setzen. Das Projekt ist durch offene Fragen zu einzelnen Mechanismen der Wasserstoffversprödung in Fe-haltigen Legierungen motiviert. Dabei werden Fe-haltige Legierungen mit zwei verschiedenen Gittertypen (bcc und fcc) als Prototypen gewählt. Die parallele Betrachtung von fcc- und bcc-Legierungen geht auf bestehende Fragen zu grundlegenden Unterschieden im H-Verhalten ein. Die Studie wird mit Hilfe atomistischer Modellierung durchgeführt: DFT-Berechnungen, klassische Monte-Carlo-Methode und groß angelegte Molekulardynamiksimulationen. Der Projektplan umfasst die Entwicklung eines klassischen interatomaren Potenzials für das Fe-Ni-Cr-H-System. Das Potenzial wird umfangreiche theoretische Simulationen der Wasserstoffdiffusion und -entmischung in binären Fe-Ni- und Fe-Cr-Legierungen ermöglichen, mit Erweiterung auf komplexe Fe-Ni-Cr-Legierungen. Zu den geplanten Ergebnissen gehören H-Diffusionskoeffizienten und Gleichgewichtskonzentrationen bei verschiedenen isolierten Kristalldefekten. Folgende Arten von Defekten werden berücksichtigt: Leerstellen, Rand- und Schraubenversetzungen, kippende Korngrenzen. Wasserstoffkonzentrationen und -diffusion werden für verschiedene Temperaturen, Belastungsbedingungen und bestimmte Zusammensetzungen von H und Legierungselementen untersucht. Die berechneten H-Diffusionskoeffizienten werden mit der H-Konzentration am Defekt in Beziehung zur H-Konzentration in der Masse gesetzt. Dies wird eine Schätzung der H-Flüsse durch verschiedene Diffusionskanäle in Abhängigkeit von der Temperatur und der Legierungszusammensetzung ermöglichen. Informationen über die H-Diffusion an isolierten Defekten sind besonders nützlich für die Entwicklung eines einheitlichen Modells der Wasserstoffversprödung, das das Verhalten des diffundierenden Wasserstoffs berücksichtigt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen