微结构陷阱对氢辅助疲劳影响的析

我们研究了在循环载荷作用下微结构陷阱对氢扩散与脆化的影响。建立了一种机理性的多陷阱氢输运模型，将其植入有限元框架，用以捕捉裂纹尖端点阵氢与陷阱氢浓度随加载频率、陷阱结合能及陷阱密度的变化。我们发现，循环分析中点阵氢浓度所达到的最大值对加载频率与有效扩散系数之比表现出显著敏感性。这一现象在氢预充样（封闭体系）与持续氢源暴露样（开放体系）中均被观察到。通过标定在惰性环境中测试相同的输出频率区间，利用实验确定了脆化临界浓度。随后我们定量研究并讨论了提高陷阱密度以缓解循环载荷下脆化的材料设计含义。结果表明，与静态情形不同，增加“有益陷阱”密度对于设计抗氢辅助疲劳合金，在封闭与开放体系中均为可行策略。