Молекулярно-динамическое моделирование стабильности гидридов титана при помощи машинно-обученных потенциалов

Аннотация

Исследование гидридов титана представляет интерес как с точки зрения изучения процессов водородного охрупчивания сплавов титана, так и создания перспективных металлических систем хранения водорода. Система Ti-H имеет фазовую диаграмму, в которой происходит фазовое превращение из ГЦК в тетрагональную ГЦТ кристаллическую решетку. Для исследования этого перехода было выполнено машинное обучение межатомного потенциала в рамках модели Moment Tensor Potential (MTP). Для построения потенциала, корректно воспроизводящего энергии системы при тетрагональной деформации, был создан обучающий набор данных, содержащий как периодические структуры, так и искаженные конфигурации, полученные при конечных температурах. Для получения потенциала, способного воспроизводить энергетические характеристики при тетрагональном искажении кристаллической решетки, применялась методика активного обучения, заключающаяся в контроле степени экстраполяции потенциала по сравнению с обучающим набором данных и последовательном дообучения MTP. Выполненное молекулярно-динамическое моделирование позволило установить, что температура ГЦТ-ГЦК превращения для дигидрида TiH2 составляет 487 К, что выше наблюдаемых в экспериментах значений. Также было установлено, что при 300 К тетрагональная решетка гидридов TiHx образуется при содержании водорода х >1,86.