Теоретическое исследование взаимодействия между примесями легких атомов и вакансиями в решетках титана и алюминия

В данной работе мы представляем значения энергии связи между атомами водорода, углерода,азота и кислорода с вакансией (V) в гексагональной плотноупакованной (ГПУ) решетке титана (Ti) и в гранецентрированной кубической (ГЦК) решетке алюминия (Al); значения рассчитаны в рамках теории функционала плотности. Мы также исследовали захват вакансией вплоть до пяти атомов водорода и уменьшение энергии образования вакансии в связи с формированием комплекса водород – вакансия. Использовано моделирование методом молекулярной динамики с последующей релаксацией при 0 K для получения атомной конфигурации комплекса вакансия – примесь, соответствующего глобальному минимуму энергии. Согласно нашим расчетам, комплексы C–V, H–V, C–(H–V), N–(H–V) стабильны в решетке Al, тогда как только комплекс Н–V устойчив в решетке Ti. Образование комплексов C–(H–V) и N–(H–V) в ГЦК решетке Al приводит к отрицательной энергии образования вакансии. Формирование комплекса H–V уменьшает энергию образования вакансии на 0,26 эВ в решетке Ti. Вакансия в ГПУ решетке титана может захватывать до четырех атомов водорода.