研究人员集中研究合金在暴露于富氢环境中时破裂的潜在机制
在决定基础设施项目使用什么材料时，金属通常是因为其耐用性而被选中的。然而，如果放置在富含氢的环境中，比如水，金属就会变脆并失效。自 19 世纪中叶以来，这种被称为氢脆的现象一直以其不可预测的性质困扰着研究人员。现在，一项发表在《科学进展》上的研究让我们离自信地预测它又近了一步。
这项研究由华盛顿与李大学的刘梦颖博士与德克萨斯农工大学的研究人员合作完成。研究小组调查了一种镍基合金(Inconel 725)最初无瑕疵、无裂纹的样品中裂纹的形成情况，这种合金主要以强度和耐腐蚀性而闻名。目前有几种可行的假设试图解释氢脆。这项研究的结果表明，其中一个较为著名的假设——氢增强局部塑性(HELP)——并不适用于这种合金。
塑性或不可逆变形在材料中并不均匀，而是局限于某些点。HELP 假设裂纹始于局部塑性最高的点。
“据我所知，我们的研究是第一项真正实时观察裂纹起始位置的研究，而且不是在局部塑性最高的位置，”论文合著者、德克萨斯农工大学材料科学与工程系教授、刘的博士导师迈克尔·J·德姆科维奇博士说。“我们的研究实时追踪局部塑性和裂纹起始位置。”
实时跟踪裂纹萌生至关重要。当在裂纹出现后检查样品时，氢已从材料中逸出，因此无法了解导致损坏的机制。
“氢很容易从金属中逸出，因此你无法通过检查测试后的样品来弄清楚氢是如何使金属变脆的。你必须在测试时观察，”Demkowicz 说。
这项研究有助于为更好地预测氢脆奠定基础。未来，氢可能会取代化石燃料成为清洁能源。如果发生这种变化，目前用于储存和使用化石燃料的所有基础设施都将容易受到氢脆的影响。预测脆化对于防止意外故障至关重要，从而使未来的氢经济成为可能。
本研究的实验以及初步数据分析均在德克萨斯农工大学进行，刘教授在华盛顿与李大学进行进一步的数据分析和论文准备。本文由刘教授、Demkowicz 和德克萨斯农工大学博士生蒋来共同撰写。
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