中山大學《JMST》封面綜述！多主元合金的氫脆與失效機制
2022-04-24 15:01:16
作者：中國腐蝕與防護網 來源：中國腐蝕與防護網
分享至：
多主元合金具有優(yōu)異的物理、化學和機械性能。其作為一種新型結構材料，在核能、氫能和石油化工等領域具有潛在的應用前景。然而，合金構件暴露在上述應用相關的工作條件下，氫脆是合金典型的失效方式。自2004年以來，高熵合金的氫脆才被研究者們關注，且近幾年來對多主元合金氫脆的研究越來越多，然而，關于高熵合金氫脆綜述的報道較少。
近日，來自中山大學的李新鋒副教授等人報道和總結了多主元合金，特別是高熵合金，的氫脆研究進展。該綜述主要從四個方面進行：1）氫遷移行為（氫的溶解度、氫擴散和氫陷阱）；2）氫脆的影響因素（氫濃度、合金元素和顯微組織）；3）氫對拉伸力學性能的影響和氫致開裂微觀機制；4）防止氫脆失效的設計理念。作者比較和討論了高熵合金與傳統合金在氫脆行為和失效機制上的差異。此外，還明確了氫脆基礎問題下一步的研究方向，及提出了可以同時提高強度和氫脆抗力的策略。該綜述以題為“Hydrogen embrittlement and failure mechanisms of multi-principal element alloys: A review”發(fā)表在材料冶金領域頂刊《Journal of Materials Science & Technology》，并作為期刊封面報道。這項工作是李新鋒副教授傳統合金氫脆綜述（Acta Metallurgica Sinica （English Letters）， 2020，33 （6）， pp. 759-773）的進一步工作。
論文連接：
https://doi.org/10.1016/j.jmst.2022.01.008
多主元合金氫脆及其失效機制綜述的圖形摘要
圖1 多主元合金與傳統合金強度和塑性比較，表明在相同的充氫條件下，多主元合金具有高的抗氫脆性能。
圖2 （a）BCC純金屬的點陣結構；（b）BCC多主元合金扭曲的點陣結構；（c）多主元合金氫的八面體間隙和四面體間隙；（d）3D電子密度等勢面。
圖3 純鎳（a）和CoCrFeMnNi高熵合金中氫的溶解能（純金屬中，氫的溶解能是恒定的；多主元合金中，氫的溶解能在一定范圍內）。
圖4 6種不同氫原子鄰域的系統（H-M），顯示高熵合金化學元素的復雜性。（a）H-Mix；（b）H-Cr；（c）H-Mn；（d）H-Co；（e）H-Fe；（f）H-Ni；（g）以H-Fe構型為例，H被Fe圍繞，然而其他主元原子分布不同；（h）H對H-M系統作用能的影響。
圖5 傳統FCC結構合金和CoCrFeMnNi高熵合金的熱脫附譜曲線，表明峰值溫度范圍的差異。（a）304 鋼；（b）316L鋼；（c）中錳奧氏體鋼；（d-f）CoCrFeMnNi。
圖6 合金元素種類對多主元合金拉伸性能的影響。（a）N元素（CoCrFeMnNi合金）；（b）B元素（CoCrNi合金）；（c）Mn 元素（CoCrFeMnNi合金）（d） Mo 元素（CoCrNi合金）。
圖7 高熵合金的氫致裂紋萌生與擴展。（a）基體/碳化物界面；（b）晶界；（c）FCC/HCP兩相界面；（d-f）氫致開裂沿著兩個{111}面的交面，即（001）面。
圖8 經低溫變形的充氫CoCrFeMnNi高熵合金不同位置的變形機制。（a）橫截面的EBSD反極圖；（b-d）表面區(qū)域的明場、暗場和選取電子衍射圖像；（e-g）試樣內部區(qū)域的明場、暗場和選取電子衍射圖像。
免責聲明：本網站所轉載的文字、圖片與視頻資料版權歸原創(chuàng)作者所有，如果涉及侵權，請第一時間聯系本網刪除。
相關文章
官方微信
《中國腐蝕與防護網電子期刊》征訂啟事
- 投稿聯系：編輯部
- 電話：010-62316606-806
- 郵箱：fsfhzy666@163.com
- 中國腐蝕與防護網官方QQ群：140808414
點擊排行
PPT新聞
“海洋金屬”——鈦合金在艦船的
點擊數：8060
腐蝕與“海上絲綢之路”
點擊數：6438