?
First-principles study of the influence of the chlorine, oxide, and sulfur impurities on the grain boundary strength in aluminium and copper
Сплавы на основе алюминия (Al) и меди (Cu) могут подвергаться коррозии в агрессивных средах. Это происходит вследствие того, что коррозионно-активные ионы проникают в межзеренные области и взаимодействуют с атомами основной матрицы на границах зерен (ГЗ). Поэтому понимание механизмов, действующих на атомном уровне на границах зерен, имеет решающее значение для повышения коррозионной стойкости Al и Cu в условиях проникновения таких ионов, как Cl, O и S. В данной работе с помощью методов моделирования из первых принципов оценивалось влияние коррозионно-активных ионов на прочность когерентной двойниковой границы Σ3(111), некогерентной двойниковой границы Σ3(112) и высокоугловой границы Σ5(0 2 1) в Al и Cu. Установлено, что все рассмотренные ионы действуют как вредные примеси: они сегрегируют на границах зерен Al и Cu, вызывая охрупчивание. При этом охрупчивание границ зерен под действием коррозионно-активных ионов обусловлено как механическими напряжениями (вызванными смещением атомов), так и химическими эффектами (связанными с изменением характера межатомных связей). Ионы хлора оказывают более сильное влияние на охрупчивание Al и Cu, чем ионы кислорода. Данное исследование раскрывает механизм влияния коррозионно-активных ионов на прочность границ зерен в Al и Cu, а также предоставляет ценную информацию для разработки эффективных стратегий защиты этих металлов от коррозии.