基于第一性原理的研究：腐蚀性环境因素对镍晶界强度的影响

《Physical Chemistry Chemical Physics》：First-principles study of the effect of the corrosive environmental components on the grain boundary strength in nickel

镍基合金晶界腐蚀机制研究：基于密度泛函理论计算不同晶界（Σ3(111)共格、Σ3(1[2]1)非共格、Σ5(0[2]1)大角度）在O、Cl、S腐蚀环境中的界面能和强度变化，发现O富集区晶界强度最高，Cl富集区最低。界面强度受机械因素（杂质周围原子位移）和化学因素（键合变化）共同影响，为合金优化提供理论支撑。

　　

镍（Ni）基合金的破坏主要发生在那些暴露于腐蚀性环境中的晶界（GBs）处。本研究旨在从原子层面探讨这种腐蚀作用的机制。基于密度泛函理论计算，估算了Ni中Σ3(111)相干孪晶、Σ3(1)非相干孪晶以及高角度Σ5(01)晶界的能量和强度。研究了腐蚀性元素（如O、Cl和S）浓度变化对Ni晶界强度的影响。在富氧环境中，晶界的强度最高；而在富氯环境中，晶界的强度最低。对于间隙型O和Cl杂质而言，影响晶界强度或脆性的因素既包括与杂质周围原子位移相关的机械因素，也包括与杂质周围键合形成/断裂相关的化学因素。本研究的结果不仅加深了人们对杂质对Ni及其基合金晶界强度影响的基本理解，还为这些合金的生产和技术应用提供了宝贵的信息。