{首页主词},&

新發現！通過測量材料中的應力與腐蝕關系預測金屬失效

2018-09-14 11:27:36 作者：本網整理來源：材料科技在線分享至：

圖片來源：CC0 Public Domain

亞利桑那州立大學的一研究小組近日發布了一條關于晶間應力腐蝕斷裂（SCC）的新觀點。晶間應力腐蝕斷裂是導致工程結構（包括橋梁、飛機和核電站）過早失效的原因之一。

近日，此研究團隊在《自然材料》雜志上發表的一篇名為“Decoupling the role of stress and corrosion in the intergranular cracking of noble alloys”的文章，文中提出了材料中同時存在拉伸應力和腐蝕應力會導致出現晶間應力腐蝕斷裂（SCC），同時還說明了應力和腐蝕也可以分開作用，又或者可以獨立作用。

亞利桑那州立大學材料科學與工程學教授Karl Sieradzki說：“這個發現重塑了30年來對這類應力腐蝕問題的研究的認知。我們現在有了設計一種全新合金的方法，可以避免由這種應力腐蝕引起的失效。”

當金屬暴露于含鹽的水中時，金屬的強度可能嚴重受損并導致不必要的失效。例如，2003年亞利桑那州圖森市發生的Kinder Morgan汽油管道破裂就是由這種晶間應力腐蝕裂紋失效引起的。

對晶間應力腐蝕斷裂條件的傳統的認知就是敏感材料中能夠同時存在足夠水平的拉伸應力與腐蝕環境。

該研究團隊顛覆了這種傳統認知，并說明了應力和腐蝕環境的同時存在只是晶間應力腐蝕斷裂產生的原因之一。如果首先發生腐蝕并且隨后材料受到應力，那也有可能發生晶間應力腐蝕斷裂。

除了Sieradzki，論文的作者還包括來自亞利桑那州立大學的Nilesh Badwe, Xiying Chen, Erin Karasz, and Ariana Tse Daniel 和來自太平洋西北國家實驗室的Schreiber, Matthew Olszta, Nicole Overman和Stephen Bruemmer。此外，這項研究還得到了美國能源部的支持。

該小組還建立一個研究銀-金合金的行為的實驗室模型，該模型模擬了一些重要工程合金的腐蝕行為，如應用在核電站中的不銹鋼合金和鎳基合金。

在這些諸如銀-金合金模型的工程合金內的發生腐蝕會導致在腐蝕層內形成納米尺寸的微孔。Sieradzki認為，確定快速晶間應力腐蝕斷裂發生的關鍵參數是腐蝕層與未腐蝕合金之間的粘附程度。

研究團隊利用精確到原子尺度的高分辨率電子顯微鏡和原子探針層析成像以及統計特征技術，確定了由于隨時間變化導致的形貌變化是同時存在顯著的應力和腐蝕的原因，并且還會影響粘附程度。

只要各層之間保持足夠的粘合，從腐蝕層開始的裂紋就有可能穿透到未腐蝕合金中。這就意味著，對于應力腐蝕斷裂而言，可能存在一種無法通過任何腐蝕測量方式能測出的重要機械組成。這就會導致由該方式測量出的晶間應力腐蝕斷裂的腐蝕速率的是正常結果的10倍低（甚至更低）。

Sieradzki解釋說：“在核電站中，對于晶間應力腐蝕斷裂現象的維護和工廠停工是基于以前使用類似設計的反應堆的經驗。雖然我們不在美國建造新的核電站，但是這些發現應該會引導我們去尋找新的耐腐蝕合金，以便充當現有設備中或其他重要結構應用的替換部件。”

更多關于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等方面的國內外最新動態，我們網站會不斷更新。希望大家一直關注中國腐蝕與防護網http://www.ecorr.org

責任編輯：韓鑫

《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：010-62313558-806
郵箱：fsfhzy666@163.com
中國腐蝕與防護網官方 QQ群：140808414