《Science》子刊：发觉新的氢脆机造
2022-11-16 14:59:00
作者：Britney 暮光
导读：《Science》子刊：发现新的氢脆机制,导读：氢脆被证明是通过先前未知的机制进行的。进入微结构后，氢促进了低能位错纳米结构的形成，这些特征在于其取向随应变而增加的单元...
导读：氢脆被证明是通过先前未知的机制举行的。进入微布局后，氢促进了低能位错纳米布局的形成，这些特性在于其取向随应变而增添的单位模式，其陪同而来的成效是吸引更多的氢直至临界量，终极导致质料失效。失效地区的表面雷同于“鱼眼”，与作为应力会合点的混合物有关，这是广泛担当的失效缘故原由。本文的效果评释，现实的裂纹萌生是位错纳米布局及其相干的应变安排引起的。
氢的存在导致脆化已经有一个多世纪的报道了。人们已经了解到，在形成界面化合物时，延展性可以明显低落，此中氢可以作为副产品。然后，氢可以扩散到组件体，在差别标准上与微观构造孕育发生富厚的相互作用，促进裂纹的形成和扩展。氢脆被以为在新兴技能中具有明显的影响。
关于氢脆HE商议的中间题目是合金（比方钢）中的氢-微观布局相互作用。风力涡轮机中扭转的重载组件（比方齿轮和轴承）受到氢的加快粉碎，当与强化沉淀物（比方渗碳体）相互作用时，氢会促进其溶解并加快裂纹形成。人们以为，当氢气聚拢在混合物四周时，会引腾飞机升降架的脆化，从而进一步加快了超硬马氏体布局的加快粉碎。
现在已经提出了针对HE的几种办理方案。操纵组件情况或通过涂层按捺氢进入是常见的办理方案。但是，这些很难实现。一种常见的办理方案是转变部件的团体微观布局，这可以通过添加某些元向来实现，这些元素在基体的固溶体中大概会转变HE的敏感性，比方TWIP钢中的Al或析出强化钢中的Cr。但是，此类添加并不克不及完全清除HE，是以氢气捕集已成为常见的替换办理方案。氢被微布局特性所吸引，比方纳米沉淀或界面。这种吸引使氢聚拢在划定的位置，在该位置其聚拢和孕育发生粉碎的本领大大低落。
基于此，英国谢菲尔德大学质料科学与工程系P. Gong等人提出了一种新的氢脆HE机制。氢的进入会马上引起微观布局的改变。富氢的样品体现出更高的位错迁徙率，促进了低能位错纳米布局的形成。纳米布局可以充任氢的汲取槽，通过网络更多的氢，它们的位错纳米布局会孕育发生严峻的取向差裂纹。相干研究结果以题“Hydrogen embrittlement through the formation of low-energy dislocation nanostructures in nanoprecipitation-strengthened steels”颁发在Science Advances上。论文链接：http://advances.sciencemag.org/content/6/46/eabb6152?rss=1
图1阐明了很多大概的氢-微布局相互作用，此中原子氢（H +）进入后与位错（⊥）相互作用，促进穿晶和晶间裂纹，导致形成空地或孪晶，同时与奥氏体和沉淀相称相相互作用。这项事情的重要目标是通过查抄一种大概的最简洁的微观布局，即具有精致纳米沉淀布局的低合金铁素体，来弄清HE的根本道理。通过比力在氢存在和不存鄙人的变形机理（从纳米到毫米）来举行查抄。效果评释，低能位错胞状布局是裂纹萌生的重要缘故原由，裂纹扩展受脆性断裂操纵。图1 HE的多标准形貌。(左)担当的HELP理论(氢加强局部塑性)，(右)本事情提出新机制。氢扩散到裂纹尖端，在那边氢的浓度增添，促进位错胞的形成，当到达临界程度时，导致失效。
图2 SEM和TEM显微照片表现了充电之前的微观布局和位错，以及充氢之后的沉淀布局。Ti-Mo和V-Mo（A）在充氢之前和之后（B），以及（C）在无拉力测试后的（C）和（D）带有氢的充电。
图3 在无氢和充氢样品停止裂地区的Ti-Mo力学相应（A）FIB薄片取自位错纳米布局，突出表现分别在（B）和（C）中表现的地区1和2 。（D）表现TiC /位错相互作用的地区3。（E）地区1和2四周的取向差图，以及（F）中第1行的相应取向差值。图4 在无氢和充氢样品停止裂地区的V-Mo机器相应。（A）从位错纳米布局中取出的FIB薄片，分别在（B-1）和（C-2）中示出了裂纹源四周的严峻变形的地区1和2 。（D-2）示出了在（C-2）中映射的严峻的取向差，在（F），（G）和（H）中示出了阔别裂纹源的地区，此中在解理地区中示出了适度的取向差锯齿
总的来说，可以确定的是，具有经心设计的微布局将易于位错成核并形成低能纳米布局，从而局部导致应变安排和粉碎。当“鱼眼”形成或靠近“鱼眼”时，氢的特性可以通过低能位错纳米布局的形成而显现，而不是剥离、空洞形成或裂纹位错放射。这就要求将质料科学家的细致力重新会合在耽误或按捺氢帮助位错纳米布局的形成上。
导读：氢脆被证明是通过先前未知的机制举行的。进入微布局后，氢促进了低能位错纳米布局的形成，这些特性在于其取向随应变而增添的单位模式，其陪同而来的成效是吸引更多的氢直至临界量，终极导致质料失效。失效地区的表面雷同于“鱼眼”，与作为应力会合点的混合物有关，这是广泛担当的失效缘故原由。本文的效果评释，现实的裂纹萌生是位错纳米布局及其相干的应变安排引起的。
氢的存在导致脆化已经有一个多世纪的报道了。人们已经了解到，在形成界面化合物时，延展性可以明显低落，此中氢可以作为副产品。然后，氢可以扩散到组件体，在差别标准上与微观构造孕育发生富厚的相互作用，促进裂纹的形成和扩展。氢脆被以为在新兴技能中具有明显的影响。
关于氢脆HE商议的中间题目是合金（比方钢）中的氢-微观布局相互作用。风力涡轮机中扭转的重载组件（比方齿轮和轴承）受到氢的加快粉碎，当与强化沉淀物（比方渗碳体）相互作用时，氢会促进其溶解并加快裂纹形成。人们以为，当氢气聚拢在混合物四周时，会引腾飞机升降架的脆化，从而进一步加快了超硬马氏体布局的加快粉碎。
现在已经提出了针对HE的几种办理方案。操纵组件情况或通过涂层按捺氢进入是常见的办理方案。但是，这些很难实现。一种常见的办理方案是转变部件的团体微观布局，这可以通过添加某些元向来实现，这些元素在基体的固溶体中大概会转变HE的敏感性，比方TWIP钢中的Al或析出强化钢中的Cr。但是，此类添加并不克不及完全清除HE，是以氢气捕集已成为常见的替换办理方案。氢被微布局特性所吸引，比方纳米沉淀或界面。这种吸引使氢聚拢在划定的位置，在该位置其聚拢和孕育发生粉碎的本领大大低落。
基于此，英国谢菲尔德大学质料科学与工程系P. Gong等人提出了一种新的氢脆HE机制。氢的进入会马上引起微观布局的改变。富氢的样品体现出更高的位错迁徙率，促进了低能位错纳米布局的形成。纳米布局可以充任氢的汲取槽，通过网络更多的氢，它们的位错纳米布局会孕育发生严峻的取向差裂纹。相干研究结果以题“Hydrogen embrittlement through the formation of low-energy dislocation nanostructures in nanoprecipitation-strengthened steels”颁发在Science Advances上。论文链接：http://advances.sciencemag.org/content/6/46/eabb6152?rss=1
图1阐明了很多大概的氢-微布局相互作用，此中原子氢（H +）进入后与位错（⊥）相互作用，促进穿晶和晶间裂纹，导致形成空地或孪晶，同时与奥氏体和沉淀相称相相互作用。这项事情的重要目标是通过查抄一种大概的最简洁的微观布局，即具有精致纳米沉淀布局的低合金铁素体，来弄清HE的根本道理。通过比力在氢存在和不存鄙人的变形机理（从纳米到毫米）来举行查抄。效果评释，低能位错胞状布局是裂纹萌生的重要缘故原由，裂纹扩展受脆性断裂操纵。图1 HE的多标准形貌。(左)担当的HELP理论(氢加强局部塑性)，(右)本事情提出新机制。氢扩散到裂纹尖端，在那边氢的浓度增添，促进位错胞的形成，当到达临界程度时，导致失效。
图2 SEM和TEM显微照片表现了充电之前的微观布局和位错，以及充氢之后的沉淀布局。Ti-Mo和V-Mo（A）在充氢之前和之后（B），以及（C）在无拉力测试后的（C）和（D）带有氢的充电。
图3 在无氢和充氢样品停止裂地区的Ti-Mo力学相应（A）FIB薄片取自位错纳米布局，突出表现分别在（B）和（C）中表现的地区1和2 。（D）表现TiC /位错相互作用的地区3。（E）地区1和2四周的取向差图，以及（F）中第1行的相应取向差值。图4 在无氢和充氢样品停止裂地区的V-Mo机器相应。（A）从位错纳米布局中取出的FIB薄片，分别在（B-1）和（C-2）中示出了裂纹源四周的严峻变形的地区1和2 。（D-2）示出了在（C-2）中映射的严峻的取向差，在（F），（G）和（H）中示出了阔别裂纹源的地区，此中在解理地区中示出了适度的取向差锯齿
总的来说，可以确定的是，具有经心设计的微布局将易于位错成核并形成低能纳米布局，从而局部导致应变安排和粉碎。当“鱼眼”形成或靠近“鱼眼”时，氢的特性可以通过低能位错纳米布局的形成而显现，而不是剥离、空洞形成或裂纹位错放射。这就要求将质料科学家的细致力重新会合在耽误或按捺氢帮助位错纳米布局的形成上。
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