近日，哈工大材料学院陈国庆副教授指导博士生开展了钼合金电子束焊接方面的研究，揭示了焊缝中氧偏析导致钼晶界脆化的本质原因。研究成果发表在材料领域顶刊Acta Materialia上，题目为《氧偏析及其对钼对称倾转晶界脆化影响的第一性原理研究》（First-principles study of oxygen segregation and its effect on the embrittlement of molybdenum symmetrical tilt grain boundaries）。 

钼及钼合金具有一系列优异的性能，如高熔点、高导热性、优异的耐腐蚀性和高温蠕变性能，因此在许多工业领域展现出极高的应用价值。然而，钼及钼合金对氧偏析十分敏感，氧偏析导致钼晶界脆性增大，力学性能恶化。因此，了解氧偏析导致钼晶界脆化的机理对于改善钼晶界性能非常重要。

论文基于第一性原理计算方法，系统研究了氧在不同的钼晶界结构和偏析位点中的偏析行为。通过原子级别的分析，发现氧倾向于在钼晶界中心及钼晶界面附近的间隙位点发生偏析，削弱了Mo-Mo键而促进Mo-O键的生成。晶界区域受氧偏析影响的Mo-Mo键数量越多，晶界脆化程度就越高。低指数对称倾转晶界中Mo-Mo键受氧偏析影响相对较小，因此可通过晶界工程方法，提高钼中低指数晶界的比例而解决氧偏析导致的钼晶界脆化问题。

论文第一作者为博士生张戈，陈国庆副教授为论文通讯作者，方向带头人为冯吉才教授。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.119387

该研究项目获得国家自然科学基金支持。

对称倾转晶界及氧偏析晶界电荷密度变化（详见论文） 

氧偏析到不同部位的偏析能和境界能（详见论文）

哈尔滨工业大学材料学院