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Ridruejo Rodriguez, AlvaroAutor o CoautorAlvarez Morales, GonzaloAutor o Coautorálvarez G, Sánchez J, Segurado J, De Andres Pl, Ridruejo áAutor o Coautor

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8 de abril de 2024
Publicaciones
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Artículo
Gold

Hydrogen diffusion in BCC-Fe: DFT study of tensorial stress effects and interactions with point defects

Publicado en: Results in Physics. 59 - 2024-04-01 59(), DOI: 10.1016/j.rinp.2024.107590

Autores:

Álvarez G; Sánchez J; Segurado J; de Andres PL; Ridruejo Á
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Afiliaciones

CSIC - Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM) - Autor o Coautor
CSIC - Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (IETCC) - Autor o Coautor
IMDEA Materials Institute - Autor o Coautor
IMDEA Materials Institute , Universidad Politécnica de Madrid - Autor o Coautor
Universidad Politécnica de Madrid - Autor o Coautor
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Resumen

Hydrogen embrittlement is a multifaceted phenomenon that can significantly compromise the toughness of susceptible metals. We study the critical process of hydrogen diffusion within the body-centered cubic lattice of iron (BCC-Fe or α−Fe) using ab-initio density functional theory (DFT). Beyond standard investigations on the effect of hydrostatic stress, we extend our study to incorporate the influence of uniaxial and pure shear stress states. We find substantial alterations in diffusion barriers. Moreover, we study scenarios involving paired point (zero-dimensional) defects, including one vacancy and an additional interstitial hydrogen atom. Calculations comprehend various configurations and transitions between them, providing insight into the interplay between the chemical environment and mechanical fields. The barrier values here determined offer essential data for complementary techniques, including Monte-Carlo models, to accurately describe hydrogen diffusion. This research contributes to a deeper understanding of hydrogen embrittlement, offering insight that can inform the design of safer materials used in structural engineering.
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Palabras clave

Bcc-feDefect characterizationDftHydrogen diffusionHydrogen embrittlementTensorial stress

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Results in Physics debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2024 aún no existen indicios calculados, pero en 2023, se encontraba en la posición 23/114, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Physics, Multidisciplinary.

Independientemente del impacto esperado determinado por el canal de difusión, es importante destacar el impacto real observado de la propia aportación.

Según las diferentes agencias de indexación, el número de citas acumuladas por esta publicación hasta la fecha 2026-04-25:

  • Scopus: 5
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Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2026-04-25:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 12 (PlumX).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
  • Asignación de un Handle/URN como identificador dentro del Depósito en el Repositorio Institucional: https://oa.upm.es/93055/

Como resultado de la publicación del trabajo en el repositorio institucional, se han obtenido datos estadísticos de uso que reflejan su impacto. En términos de difusión, podemos afirmar que, hasta la fecha

  • Visualizaciones: 30
  • Descargas: 42
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Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (SEGURADO ESCUDERO, JAVIER) .

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Objetivos del proyecto

El presente estudio persigue los siguientes objetivos: analizar la difusión de hidrógeno en la red cúbica centrada en el cuerpo del hierro (BCC-Fe) mediante teoría del funcional de la densidad (DFT); evaluar el efecto de estados de esfuerzo tensorial, incluyendo esfuerzos uniaxiales y de cizalladura pura, sobre las barreras de difusión; caracterizar las interacciones entre defectos puntuales, específicamente vacantes y átomos intersticiales de hidrógeno; determinar las configuraciones y transiciones relevantes entre estos defectos; y proporcionar valores precisos de barreras de difusión para su uso en modelos complementarios como Monte-Carlo, con el fin de mejorar la comprensión del fenómeno de fragilización por hidrógeno y contribuir al diseño de materiales estructurales más seguros.
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Resultados más relevantes

El estudio presenta resultados clave sobre la difusión de hidrógeno en el hierro BCC mediante teoría del funcional de la densidad (DFT). Se identifican variaciones significativas en las barreras de difusión bajo estados de esfuerzo uniaxial y de cizalladura pura, además del esfuerzo hidrostático. Se analizan configuraciones con defectos puntuales, incluyendo vacantes y átomos intersticiales de hidrógeno, evaluando las transiciones entre ellas. Los valores de las barreras de difusión calculados proporcionan datos esenciales para modelos complementarios como Monte-Carlo. Estos hallazgos permiten comprender mejor la interacción entre el entorno químico y los campos mecánicos en la difusión de hidrógeno.
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