Tesis

El comportamiento del hidrógeno en muestras de tungsteno nanocristalino con tamaño de grano promedio 5 y 10 nm fue estudiado utilizando dinámica molecular con un potencial de tipo bond order (BOP) para describir las interacciones W-W y W-H. Se calculó la dependencia del coeficiente de difusión de hidrógeno con el tamaño de grano y la concentración de hidrógeno (0.1 at.% < [H] < 10.0 at. %). Estos datos muestran que en todos los casos el coeficiente de difusión es menor para muestras nanocristalinas que para muestras de tamaño de grano convencional. Las energías de atrape de los bordes de grano fueron calculadas y se encontró una distribución ancha centrada aproximadamente en la energía de atrape de una vacancia. Los resultados de difusión de hidrógeno son interpretados dentro del marco del modelo de Kirchheim de difusión y atrape en materiales nanocristalinos. Se evaluó la interacción H-H y la posible formación de H2 se desestimó para las condiciones simuladas. Se discute el fenómeno de segregación de hidrógeno a bordes de grano y se extrapola la cantidad de hidrógeno que puede ser retenido en bordes de grano a policristales de tamaño de grano convencional. Finalmente se analiza la influencia del hidrógeno en las propiedades mecánicas mediante ensayos simulados de tracción y compresión uniaxial.
Palabras clave: tungsteno, metales nanocristalinos, bordes de grano, hidrógeno, fusión, atrape, difusión, propiedades mecánicas, dinámica molecular.