化学不均匀性增强高强度钢的氢抗性
材料科学
2023-08-31 v1
摘要
当宇宙中最小、最轻且最丰富的原子氢（H）进入高强度合金（>650 MPa）时，材料的承载能力会突然丧失。这一现象称为氢脆，曾导致大型工程结构在服役中发生灾难性和不可预测的失效。高强度要求与氢脆敏感性之间固有的矛盾严重阻碍了碳无氢推进工业和减排交通方案所需的轻量化且可靠结构部件的设计。必须找到廉价且可扩展的合金化与微观结构方案，以同时实现固有的高氢韧性和高机械性能。本文提出一种反直觉策略，利用材料微观结构中通常不受欢迎的化学不均匀性，实现裂纹抗力的局部增强和氢的局部捕获，从而提升抗氢脆能力。我们将该方法应用于一种轻量化高强度钢，制备出分散于微观结构中的高密度富锰区。这些溶质富集缓冲区域允许相稳定性的局部微调控，阻止氢诱导的微裂纹，从而中断氢辅助损伤演化链，无论氢以何种方式、何时引入，也无论潜在的脆化机制如何。相较于各微观组元内溶质均匀分布参照材料，实现了两倍以上的优异氢脆抗性，且不牺牲材料的强度与延展性。
引用
@article{arxiv.2308.16048,
title = {Chemical heterogeneity enhances hydrogen resistance in high-strength steels},
author = {Binhan Sun and Wenjun Lu and Ran Ding and Surendra Kumar Makineni and Baptiste Gault and Chun-Hung Wu and Di Wan and Hao Chen and Dirk Ponge and Dierk Raabe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.16048},
year = {2023}
}