Estudio de la difusión de hidrógeno en ferrita mediante un modelo de tipo Monte Carlo Cinético

• G. Álvarez ^[1] ; Á Ridruejo ^[1] ; J. Sanchez ^[2] ; J. Segurado ^[1]
  1. [1] Universidad Politécnica de Madrid

     Universidad Politécnica de Madrid

     Madrid, España

     
  2. [2] Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja. Consejo Superior de Investigación Científica
• Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 1, 2021, págs. 45-50
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    El fenómeno de la fragilización por hidrógeno se está abordando en la actualidad desde diversos enfoques. En comunicaciones anteriores se ha mostrado el comportamiento del hidrógeno en la red del hierro a nivel atómico a través de cálculos ab-initio. En el presente trabajo el estudio se extiende a una escala superior para estudiar la difusión de átomos de hidrógeno dentro de la red a través de simulaciones de Monte Carlo Cinético (KMC) y Metrópolis. Los modelos se han implementado en un código propio que permite la simulación la evolución de una población de átomos de hidrógeno en una red que incluye defectos puntuales, como vacantes e hidrógenos intersticiales. Las interacciones entre el hidrógeno y los defectos puntuales se tienen en cuenta a través de las energías de interacción con los diferentes tipos de defectos, obtenidas mediante simulaciones de teoría de funcional de la densidad (DFT). Las barreras de difusión empleadas también se han obtenido mediante DFT. El código ha permitido analizar la evolución de diferentes poblaciones de hidrógeno dentro de la red y obtener parámetros relacionados con el proceso de difusión del hidrógeno en la ferrita, como su difusividad, o los tiempos de permanencia en las distintas zonas de (meta)estabilidad.

  • English

    The phenomenon of hydrogen embrittlement has been studied through several approaches. Previous works provided the energy landscape from ab-initio calculations. The current one extends to a higher scale to study the diffusion of hydrogen in BCC-iron lattice from simulations based on Kinetic Monte Carlo and Metropolis methods. The computational models have been implemented by a home-made code that allows the simulation of the evolution of a population of hydrogen atoms in the iron lattice containing point defects such as vacancies or other interstitial hydrogen atoms. Interactions between hydrogen atoms and the point defects are computed considering the magnitude and shape of the interaction energies among the different elements. These interaction parameters, as well as diffusion barriers have been obtained using DFT-based calculations. The code has tracked the evolution of different hydrogen samples inside the lattice, allowing the computation of several parameters related to hydrogen diffusion inside the ferritic phase, such as its diffusivity or the residence times in the different regions.