Science Advances: Ученые научились предсказывать водородное охрупчивание

При выборе материала для инфраструктурных проектов часто выбирают металлы, так как они долговечны. Но если металл поместить в среду, богатую водородом, например, в воду, он может стать хрупким и разрушиться.

Это явление называется «водородное охрупчивание». С середины XIX века оно озадачивало исследователей своей непредсказуемостью. Недавно в журнале Science Advances было опубликовано исследование, которое поможет предсказывать водородное охрупчивание с большей уверенностью.

Под руководством доктора Менгинга Лю из Университета Вашингтона и Ли, в сотрудничестве с исследователями из Техасского университета A&M, была проведена работа по изучению образования трещин в образцах сплава на никелевой основе (Inconel 725). Этот сплав известен своей прочностью и коррозионной стойкостью.

Существует несколько гипотез, объясняющих водородное охрупчивание. Однако результаты исследования показывают, что одна из них — водородное усиление локализованной пластичности (HELP) — не применима к данному сплаву.

Необратимая деформация не равномерна по всему материалу, а локализуется в определённых точках. Согласно гипотезе HELP, именно там зарождаются трещины.

Доктор Майкл Демкович, профессор кафедры материаловедения и инженерии Техасского университета A&M и научный руководитель Лю, отметил, что

это первое исследование, в котором в реальном времени рассматривается место возникновения трещин. Учёные отслеживают как локализованную пластичность, так и места зарождения трещин.

Очень важно отслеживать появление трещин в реальном времени.

После появления трещины водород уже вышел из материала, поэтому невозможно понять, что привело к повреждению. Демкович объясняет это тем, что водород легко улетучивается из металлов.

Это исследование поможет точнее прогнозировать водородное охрупчивание. Если водород заменит ископаемое топливо в качестве источника энергии, вся используемая инфраструктура будет подвержена охрупчиванию. Прогнозирование этого процесса позволит предотвратить неожиданные отказы и сделает возможной водородную экономику будущего.

20.07.2024