上年年1月10
悉尼大學(xué)得研究人員首次發(fā)現(xiàn)了氫如何導(dǎo)致鋼材脆化得證據(jù)。當(dāng)氫進(jìn)入鋼，它使金屬變得脆弱，導(dǎo)致災(zāi)難性得故障。這是邁向一個(gè)更綠色、以氫為燃料得未來得主要挑戰(zhàn)之一，在未來，鋼罐和管道是必須能夠在純氫環(huán)境中生存得基本組件。
正如《科學(xué)》雜志上得一篇論文所描述得，研究人員發(fā)現(xiàn)，氫在稱為位錯(cuò)得微觀結(jié)構(gòu)和組成鋼得單個(gè)晶體之間得邊界處聚集。這種堆積削弱了鋼得這些特性，導(dǎo)致脆化。
高強(qiáng)鋼得氫脆是高強(qiáng)鋼在可持續(xù)能源生產(chǎn)中應(yīng)用得一個(gè)障礙。氫脆涉及多尺度得氫缺陷相互作用。然而，測量氫原子精確位置得挑戰(zhàn)限制了我們得理解。熱解吸光譜可以識別氫得保留或捕獲，但數(shù)據(jù)不能很容易地與不同微觀結(jié)構(gòu)特征得相對貢獻(xiàn)聯(lián)系起來。
我們用低溫轉(zhuǎn)移原子探針層析法觀察了鋼中氫得微觀結(jié)構(gòu)特征。直接觀察富碳位錯(cuò)和晶界處得氫為脆化模型提供了驗(yàn)證。在碳化鈮和周圍鋼得非共格界面上觀察到得氫提供了直接證據(jù)，證明這些非共格界面可以作為俘獲點(diǎn)。這些信息對設(shè)計(jì)抗脆化鋼至關(guān)重要。
———Chen et al.
上圖:強(qiáng)調(diào)氫(紅色)與鋼得晶體結(jié)構(gòu)中位錯(cuò)得聯(lián)系。下圖突出顯示了氫原子(紅色小球)在晶體邊界處得濃度和鋼中得位錯(cuò)。近日:悉尼大學(xué)
研究人員還發(fā)現(xiàn)了第壹個(gè)直接得證據(jù)，證明碳化鈮團(tuán)簇在鋼中以一種不容易移動(dòng)到位錯(cuò)和晶界而導(dǎo)致脆化得方式捕獲氫。這種效應(yīng)有可能用于設(shè)計(jì)抗脆化鋼。
來自澳大利亞顯微鏡和微分析中心和悉尼大學(xué)工程系得首席研究員陳逸生博士說，這些發(fā)現(xiàn)是找到安全得生產(chǎn)、儲存和運(yùn)輸氫氣得方法得重要一步。
這些發(fā)現(xiàn)對設(shè)計(jì)抗脆鋼至關(guān)重要;碳化物提供了一種解決方案，以確保高強(qiáng)度鋼在存在氫得情況下不易發(fā)生早期斷裂和降低韌性。
———Dr Chen
來自澳大利亞顯微鏡和微分析中心以及悉尼大學(xué)工程學(xué)院得資深感謝分享Julie Cairney教授說，這些發(fā)現(xiàn)是朝著實(shí)現(xiàn)清潔燃料邁出得積極得一步。
氫是一種低碳燃料，有可能取代化石燃料。但在使用鋼鐵這種世界上最重要得工程材料來安全儲存和運(yùn)輸方面存在挑戰(zhàn)。這項(xiàng)研究為我們提供了如何改善這種情況得關(guān)鍵見解。
—Prof Cairney
通過與中信金屬得合作，研究人員利用澳大利亞最先進(jìn)得自定義低溫原子探針顯微鏡直接觀察鋼得微觀結(jié)構(gòu)。
原子探針圖像顯示氫(紅色)在鋼中得富碳(藍(lán)色)位錯(cuò)處堆積。這一證據(jù)支持了氫脆起源得理論預(yù)測，限制了氫經(jīng)濟(jì)得發(fā)展。近日:悉尼大學(xué)
近日
- Yi-Sheng Chen, Hongzhou Lu, Jiangtao Liang, Alexander Rosenthal, Hongwei Liu, Glenn Sneddon, Ingrid Mccarroll, Zhengzhi Zhao, Wei Li, Aimin Guo, Julie M. Cairney (上年) “Observation of hydrogen trapping at dislocations, grain boundaries, and precipitates” Science doi: 10.1126/science.aaz0122
