First-principles calculations of transition metal solute interactions with hydrogen in tungsten
First-principles calculations of transition metal solute interactions with hydrogen in tungsten
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钨中过渡金属溶质与氢相互作用的第一性原理计算
DOI：
10.1088/0029-5515/56/2/026004
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发表时间：
2016-02
期刊：
影响因子：
3.3
通讯作者：
Luo G. -N.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kong Xiang-Shan;Wu Xuebang;Liu C. S.;Fang Q. F.;Hu Q. M.;Chen Jun-Ling;Luo G. -N.
我们已经进行了系统的第一性原理计算，以预测过渡金属（TM）溶质和氢之间的相互作用，在间隙网站以及在钨空位。我们发现，氢原子的位置偏好是显着的溶质原子，这可以追溯到附近的溶质原子的电荷密度扰动的影响。溶质-H相互作用大多是吸引人的，除了Re，这可以很好地理解的化学和弹性相互作用之间的竞争。的化学相互作用占主导地位的溶质-H相互作用的TM溶质具有大的原子体积和小的电负性相比，钨，而弹性相互作用是主要负责溶质-H相互作用的TM溶质具有小的原子体积和大的电负性相对于钨。溶质原子附近氢原子的存在对其他氢原子的结合具有负面影响。溶质、空位和氢之间的正结合能较大，表明它们在钨中容易形成缺陷团簇，其中溶质-空位和空位-H相互作用贡献较大，而溶质-H相互作用贡献较小。我们的研究结果提供了一个合理的理论解释最近的实验现象的氢在钨合金中，并进一步推荐了一个合适的W-Re-Ta三元合金可能的面向等离子体材料（PFMs），包括考虑氢的保留。
We have performed systematic first-principles calculations to predict the interaction between transition metal (TM) solutes and hydrogen in the interstitial site as well as the vacancy in tungsten. We showed that the site preference of the hydrogen atom is significantly influenced by the solute atoms, which can be traced to the charge density perturbation in the vicinity of the solute atom. The solute-H interactions are mostly attractive except for Re, which can be well understood in terms of the competition between the chemical and elastic interactions. The chemical interaction dominates the solute-H interaction for the TM solutes with a large atomic volume and small electronegativity compared to tungsten, while the elastic interaction is primarily responsible for the solute-H interaction for the TM solutes with a small atomic volume and large electronegativity relative to tungsten. The presence of a hydrogen atom near the solute atom has a negative effect on the binding of other hydrogen atoms. The large positive binding energies among the solute, vacancy and hydrogen suggest that they would easily form a defect cluster in tungsten, where the solute-vacancy and vacancy-H interaction contribute greatly while the solute-H interaction contributes a little. Our result provides a sound theoretical explanation for recent experimental phenomena of hydrogen retention in the tungsten alloy and further recommends a suitable W–Re–Ta ternary alloy for possible plasma-facing materials (PFMs) including the consideration of the hydrogen retention.
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DOI：
10.15017/27087
发表时间：
2010-09
期刊：
Reports of Research Institute for Applied Mechanics,Kyushu University
影响因子：
--
作者：
K. Ohsawa;大澤 一人;Junya Goto;後藤 準也;Masahiro Yamakami;山上 真広;M. Yamaguchi;山口 正剛;M. Yagi
通讯作者：
K. Ohsawa;大澤 一人;Junya Goto;後藤 準也;Masahiro Yamakami;山上 真広;M. Yamaguchi;山口 正剛;M. Yagi
DOI：
10.1632/s0030812900174759
发表时间：
1995-05
期刊：
PMLA/Publications of the Modern Language Association of America
影响因子：
--
作者：
D. Batani;S. Baton;A. Casner;S. Depierreux;M. Hohenberger;O. Klimo;M. Koenig;C. Labaune;X. Ribeyre;C. Rousseaux;G. Schurtz;W. Theobald;V. Tikhonchuk
通讯作者：
D. Batani;S. Baton;A. Casner;S. Depierreux;M. Hohenberger;O. Klimo;M. Koenig;C. Labaune;X. Ribeyre;C. Rousseaux;G. Schurtz;W. Theobald;V. Tikhonchuk
影响因子：
9.4
作者：
Counts, W. A.;Wolverton, C.;Gibala, R.
通讯作者：
Gibala, R.
影响因子：
3.7
作者：
Peitao Liu;Weiwei Xing;Xiyue Cheng;Dianzhong Li;Yiyi Li;Xing-Qiu Chen
通讯作者：
Peitao Liu;Weiwei Xing;Xiyue Cheng;Dianzhong Li;Yiyi Li;Xing-Qiu Chen
影响因子：
1.2
作者：
David A. Miller;T. Langdon
通讯作者：
David A. Miller;T. Langdon