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J-GLOBAL ID：202202275867314164   整理番号：22A1089498

高温水素透過障壁のための耐火性窒化物と炭化物のab initioスクリーニング【JST・京大機械翻訳】

Ab initio screening of refractory nitrides and carbides for high temperature hydrogen permeation barriers

著者 (6件)： Bull Sarah K. (Department of Chemical and Biological Engineering, University of Colorado Boulder, Boulder, CO 80303, United States) ,  Champ Theodore (Department of Chemical and Biological Engineering, University of Colorado Boulder, Boulder, CO 80303, United States) ,  Raj Sai (NASA Glenn Research Center, Cleveland, OH 44135, United States) ,  Weimer Alan W. (Department of Chemical and Biological Engineering, University of Colorado Boulder, Boulder, CO 80303, United States) ,  Musgrave Charles B. (Department of Chemical and Biological Engineering, University of Colorado Boulder, Boulder, CO 80303, United States) ,  Musgrave Charles B. (Materials Science and Engineering Program, University of Colorado, Boulder, CO 80303, United States)
資料名： Journal of Nuclear Materials  (Journal of Nuclear Materials)
巻： 563  ページ： Null  発行年： 2022年 
JST資料番号： D0148A  ISSN： 0022-3115  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： オランダ (NLD)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 密度汎関数理論を用いて,水素脆化を防止するための高温水素透過障壁として,11の耐火材料,2つの純金属,6つの窒化物,および3つの炭化物をスクリーニングした。活性化エネルギーを,各候補材料の高温相の最低エネルギー表面から最初の表面下層への原子状水素(H)拡散に対して計算した。最高の活性化エネルギーを有する候補障壁材料はh-BN,c-BN,HfN,およびZrNであり,予測された障壁はそれぞれ3.25eV,3.23eV,3.14eV,および2.76eVであった。歪エネルギー,Bader電荷および状態密度を緩和初期状態および遷移状態における拡散Hに対して計算し,高エネルギー障壁に対する寄与因子への洞察を与えた。最高の予測障壁を有する材料中の拡散H原子はプロトン性である。さらに,格子間H原子は両BN多形の状態密度において中間ギャップ状態を誘起する。ガス状窒素に関する窒素空孔形成エネルギーを用いて,高温での各窒化物材料の窒素保持を予測した。h-BN,ZrNおよび窒化チタン中の窒素保持の実験的評価は1773Kでの窒素損失に対する耐性を確認した。しかし,これらの窒化物では,窒化チタンが最小安定であると予測される。本研究は,高温で有効な水素障壁であると予測される複数の有望な材料を同定し,2700K以上の温度で安定であり,BNは最良に機能すると予測した。Copyright 2022 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 活性化エネルギー ,  空格子点 ,  *高温 ,  電荷 ,  陽子 ,  *水素 ,  窒素 ,  *炭化物 ,  *窒化物 ,  チタン化合物 ,  緩和現象 ,  状態密度 ,  密度汎関数法 ,  *スクリーニング ,  純金属
準シソーラス用語： 窒化チタン , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (5件)： 密度汎関数理論(DFT) ,  水素拡散 ,  セラミック材料 ,  表面 ,  環境バリアコーティング

分類 (1件)： 燃料要素  (MD04030E)

タイトルに関連する用語 (6件)： 水素透過 ,  障壁 ,  耐火性 ,  窒化物 ,  炭化物 ,  スクリーニング