Piégeage de l’hydrogène aux joints de grains dans Al-5Mg : simulation par la méthode Monte Carlo

Hydrogen trapping in Al-5Mg grain boundary : simulation by Monte Carlo method

Ecole des Mines de Saint-Etienne, 158 cours Fauriel, 42023 Saint-Etienne

Résumé

Le piégeage de l’hydrogène dans le joint de flexion symétrique Σ = 5(310) [001] est étudié à l’échelle atomique dans Al-Mg par des simulations numériques. L’influence de la ségrégation de magnésium est déterminée à T = 0 K par des calculs sur trois structures de joints de grains : une structure de cœur pure Al, un joint comportant de la ségrégation de magnésium et un joint présentant un précipité riche en Mg. L’affinité entre l’hydrogène est le magnésium se révèle être du second ordre par rapport aux effets de cœur. La ségrégation d’hydrogène est étudiée plus en avant par des simulations de Monte Carlo à T = 300 K et C_vol =10 ppm. Un changement de structure induit par de fortes concentrations locales d’hydrogène est mis en évidence. Son influence sur la tenue du joint à la corrosion sous contrainte (CSC) est discutée.

Abstract

Hydrogen trapping in Σ = 5(310) [001] symmetrical grain boundary is studied by computer simulations at the atomic scale in Al-Mg. The influence of Mg segregation is investigated at T = 0 K by performing calculations on three grain boundary structures : a pure Al core structure, a Mg segregated boundary and a precipitated boundary. The H-Mg affinity is found to be second order with respect to the core effect. H segregation is further investigated by Monte Carlo simulations at T = 300 K and C_vol = 10 ppm. An hydrogen induced core structure change is found which can participate to intergranular stress corrosion cracking (IGSCC).