Представлены результаты исследования из первых принципов энергетики взаимодействия водорода и вакансий с α-цирконием. Установлено, что наличие вакансий в цирконии увеличивает энергию связи водород−металл, а присутствие водорода в решетке циркония уменьшает энергию образования вакансий. Показано, что водород и вакансии в цирконии образуют комплексы, значительно искажающие решетку металла. Вблизи этих комплексов наблюдается повышение степени ковалентности связей металл−металл и водород−металл. DOI: 10.21883/FTT.2018.01.45282.020 ВведениеДеградация механических свойств конструкционных материалов, обусловленная водородным охрупчивани-ем [1], стимулирует интенсивные исследования влияния водорода на атомную и электронную структуру метал-лов и сплавов [2][3][4][5][6][7][8][9]. Исследования твердого раствора ниобий−водород методами электронно-позитронной ан-нигиляции, дифракции рентгеновского излучения и про-свечивающей электронной микроскопии [3,4] показали, что растворение водорода способствует образованию ва-кансий с последующим формированием сложных комп-лексов водород-вакансия, структура которых зависит как от концентрации водорода в металле, так и от спосо-ба его введения. Теоретические исследования металлов с кубической структурой [5][6][7], а также ГПУ металлов Ti [8] и Zr [9] выявили, что наличие водорода и вакансий в решетке металлов приводит к формированию различ-ных комплексов водород−вакансия. Очевидно, что на-копление этих комплексов может явиться дополнитель-ным фактором водородного охрупчивания материалов.Сплавы на основе циркония широко используются для изготовления оболочек топливных элементов ядер-ных реакторов. В процессе эксплуатации эти элемен-ты конструкции реакторов подвергаются интенсивно-му воздействию водорода [10] и высоких температур, способствующих образованию равновесных вакансий. Однако к настоящему времени нам известна лишь одна работа, посвященная исследованию комплексов водород−вакансия в цирконии [9]. Поэтому целью на-стоящего исследования явилось изучение из первых принципов атомной и электронной структуры системы цирконий−водород−вакансия (Zr−H−ν) при концентра-циях водорода и вакансий ∼ 6.5 ат.%. Метод и детали расчетаВ рамках теории функционала электронной плот-ности полнопотенциальным методом линеаризованных присоединенных плоских волн [11], реализованном в пакете программ FLEUR [12], проведена оптимизация параметров решетки и релаксация положений всех атомов в расчетной ячейке систем цирконий−водород (Zr−H), цирконий−вакансия (Zr−ν) и цирконий−водо-род−вакансия (Zr−H−ν). Обменно-корреляционные эф-фекты учитывались с использованием обобщенного градиентного приближения в форме Пердью−Бурке− Ернцерхофа (PBE) [13]. Радиусы МТ-сфер атомов Zr и H были выбраны равными 1.058 и 0.529 ¦ соответственно, что позволяло атомам водорода свободно помещаться в междоузлиях кристаллической решетки α-Zr. Самосогла-сование электронной плотности считалось достигнутым, когда среднеквадратичное отклонение между входной и выходной зарядовыми плотностями валентных элек-тронов становилось меньше 10 −3 эле...

The results of a first-principle study of the features of changes in the atomic and electron structures of palladium as a result of hydrogen dissolution are presented. It is shown that the binding energy of hydrogen in palladium behaves irregularly: with an increase in the hydrogen concentration x = H/Pd up to 0.75, it increases and then decreases, taking negative values at hydrogen concentrations x over 1.5. It was found that, as a result of the dissolution of hydrogen in palladium, charge transfer is observed from Pd atoms to H atoms. The magnitude of this charge transfer increases as palladium becomes saturated by hydrogen.