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Tailoring negative pressure by crystal defects: Microcrack induced hydride formation in Al alloys

  • Climate change motivates the search for non-carbon-emitting energy generation and storage solutions. Metal hydrides show promising characteristics for this purpose. They can be further stabilized by tailoring the negative pressure of microstructural and structural defects. Using systematic ab initio and atomistic simulations, we demonstrate that an enhancement in the formation of hydrides at the negatively pressurized tip region of the microcrack is feasible by increasing the mechanical tensile load on the specimen. The theoretical predictions have been used to reassess and interpret atom probe tomography experiments for a high-strength 7XXX-aluminium alloy that show a substantial enhancement of hydrogen concentration at structural defects near a stress-corrosion crack tip. These results contain important implications for enhancing the capability of metals as H-storage materials.

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Autor*innen:Ali TehranchiORCiD, Poulami ChakrabortyORCiD, Martí López FreixesORCiD, Eunan J. McEniry, Baptiste GaultORCiD, Tilmann HickelORCiD, Jörg NeugebauerORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Physical Review Materials
Jahr der Erstveröffentlichung:2023
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.4 Materialinformatik
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:American Physical Society (APS)
Jahrgang/Band:7
Ausgabe/Heft:10
Aufsatznummer:105401
Erste Seite:105401-1
Letzte Seite:105401-12
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Angewandte Physik
Freie Schlagwörter:Ab initio Simulation; Hydrogen storage; Microcracks; Physics and Astronomy (miscellaneous)
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Energie
Energie / Wasserstoff
Material
Material / Materialdesign
DOI:10.1103/PhysRevMaterials.7.105401
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-587878
ISSN:2475-9953
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:13.11.2023
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:27.11.2023
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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