从镁（Mg）到镁氢化物（MgH2）的相界特性的原子尺度研究

《Scripta Materialia》：Atomic-scale study of the phase boundary characteristics from Mg to MgH2

　　**群祖|张定芳|孙勇|苏虎虎|程丽金**
**河北工业大学机械工程学院，天津 300401，中华人民共和国**

**摘要**
针对Mg/MgH2双相结构中三种实验观察到的取向关系（ORs），我们采用第一性原理密度泛函理论和分子静力学进行了拓扑分析及原子模拟，以理解界面结构、界面能以及可能的Mg→MgH2相变机制。这三种取向关系分别为：
- **类型I**：(0001)[1100]Mg//(110)[110]MgH2
- **类型II**：(0001)[1100]Mg//(100)[010]MgH2
- **类型III**：(101ˉ1)[0111]Mg//(110)[111]MgH2

与其他两种类型相比，类型I界面展现出更优的原子迁移路径、最高的粘附功（0.582 J/m2）、最低的界面能（0.515 J/m2）、最显著的电荷转移以及最小的晶格失配。这些一致的结果表明，类型I取向是热力学和结构上最优选的氢化物形成方式。本研究为氢化物形成机制提供了更深入的见解，这对于理解氢引起的脆化现象具有基础性意义。

**作者贡献声明**
- **群祖**：撰写、审稿与编辑、指导、方法论设计、概念构建
- **张定芳**：撰写初稿、数据可视化、实验研究、数据整理
- **孙勇**：数据可视化、方法论设计
- **苏虎虎**：结果验证、方法论设计
- **程丽金**：撰写、审稿与编辑、方法论设计

**利益冲突声明**
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
同时，作者还声明以下可能被视为潜在利益冲突的相关财务利益或个人关系：

**致谢**
本工作得到了中国国家自然科学基金（项目编号：12272120、52331003）以及河北工业大学跨学科研究生项目（项目编号：XKJC-2025010）的支持。