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日本查清鋁鋼的氫脆原理!

高強度鋁合金已廣泛應用于航空航天和體育用品等領域,但由于存在氫脆和應力腐蝕開裂等與氫有關的破壞現象,性能的進一步提高受到了阻礙。日前,日本九州大學研究生院工學研究院的主任教授戶田裕之和特任助教清水一行等人組成的研究小組,通過用大型同步輻射設施SPring-8進行4D觀察,查明了飛機等廣泛使用的高強度鋁合金的破壞機理。研究小組此次對高強度鋁合金的破壞過程進行4D觀察,并詳細解析了獲得的圖像。最終,精確地計算出了氫在金屬材料中的分布。

日本查明高強度鋁合金的氫脆機理 有望解決金屬界中的瘟疫

SPring-8鳥瞰

氫脆是指由于過量的氫原子進入金屬基體后 ,在應力作用下 ( 很可能是在材料的屈服強度以下 , 甚至是在正常的設計強度內 ) , 引起金屬韌性或承載能力的降低 , 從而發生斷裂( 通常是亞微觀的斷裂 ) 或者突然脆性失效。

以前一直認為鋁合金的氫脆現象是由名為位錯的微觀缺陷引起的。但解析發現,大部分氫存在于此前認為不會吸收氫的材料的微細顆粒中,隨著微細顆粒與鋁的界面剝離,就會發生鋁合金氫脆現象。另外研究還發現,以前被視為障礙物的粗大顆粒也會儲存氫,因此通過生成適當的粗大顆粒,可以減少微細顆粒中的氫量,抑制鋁合金的氫脆現象。


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圖1:最近100年來的材料強度提高過程


日本查明高強度鋁合金的氫脆機理 有望解決金屬界中的瘟疫

圖2:鋁(圖中為Al)、鐵(Fe)和銅(Cu)的氫溶解度對溫度的依賴性。固態鋁含有大量的氫,因為只有鋁在熔點(670℃左右)時氫的溶解度會大幅變化。黃色帶狀部分表示實際材料在常溫下的氫濃度。可以看出,與液態鋁一樣含有大量氫。


日本查明高強度鋁合金的氫脆機理 有望解決金屬界中的瘟疫

圖3:鋁合金的延展性~可以控制脆性破壞現象的氫異質分散控制概念圖。圖中的間隙、固溶體原子、空位和析出物等標記是指鋁合金的納米結構及納米缺陷的類型。


日本查明高強度鋁合金的氫脆機理 有望解決金屬界中的瘟疫

圖4:鋁合金破壞現象的4D觀察結果。a)為加載負荷前。b)和c)為加載6.3%及8.6%的形變時的圖像。紅色表示含有高壓氫氣的氣孔,黃色表示裂痕。


利用此次的研究成果,有望進一步提高鋁合金的性能,比如強度和延展性等。此外,今后通過繼續進行各種解析,還有望開發出簡單、低成本且可應用于產業用途的技術。


相關研究成果已于7月3日(周三)發布在金屬材料工學領域最權威的英文期刊《Acta Materialia》的網絡速報版上,正式內容預定發布在9月1日發行的第176卷中。


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2019年12月11日 11:52 紫玉烟华的阑干 [山西省大同市网友]

方便加一下微信吗?

2019年12月11日 11:05 [湖北省襄州区网友]

像您的文章写的这么专业的,真的不多,学习中......

2019年12月11日 10:55 [黑龙江省呼玛县网友]

25*2.5 可以生产吗?

2019年12月11日 10:30 追梦魂 [云南省勐海县网友]

SAE 1010 你们可以做的吧?具体报价 发我邮箱 1385126984@vip.163.com

2019年12月11日 8:44 [黑龙江省道里区网友]

微信公众号 steeltuber 是你们的吧?

2019年12月11日 7:16 浮光掠影 [山西省盂县网友]

DIN1629 这个标准的钢管你们可不可以做?如果可以 加我QQ46846456 谢谢。

2019年12月11日 5:50 [浙江省衢州市网友]

你们厂在哪里?

2019年12月11日 4:08

你好,请问 现在10*1什么价格?

2019年12月11日 3:50 [新疆维吾尔自治区阿合奇县网友]

你好,请问现在8*1什么价格?

2019年12月11日 2:22

你好你们厂8*1有现货吗?

2019年12月11日 1:57 追梦魂 [贵州省汇川区网友]

你好,请问你们厂现在12*1的钢管什么价格?10#钢的。

2019年12月10日 23:56 沃飞客服 [四川省市中区网友]

这篇文章写的很到位,专业知识分析的很透彻,正在研读中......

2019年12月10日 23:48 巫云 [福建省霞浦县网友]

别的不多说,真的很专业。

2019年12月10日 22:20 [广东省海珠区网友]

这方面的技术 要学习学的。

2019年12月10日 22:02 旧伤疤 [辽宁省兴城市网友]

中国的钢厂真多,但是很多技术还是不如国外的。.

2019年12月10日 21:36 [江苏省江宁区网友]

这篇文章我在某微信公众号面也看到了,原来你是原创呀!

2019年12月10日 21:08 [新疆维吾尔自治区塔什库尔干塔吉克自治县网友]

有世界钢号对照表吗?发一个给我,我的QQ邮箱是:15563456@qq.com

2019年12月10日 20:26 [山东省东营区网友]

45# 钢 可以生产不?

2019年12月10日 19:46 [内蒙古自治区市辖区网友]

您手机号是多少?有个问题想请教。

2019年12月10日 19:38 [山东省招远市网友]

这篇文章专业的。

2019年12月10日 19:31 [陕西省吴堡县网友]

精密钢管,就是要做的精密,性能要达标,您的文章中写的很有道理。

2019年12月10日 19:19 [黑龙江省绥棱县网友]

收藏!

2019年12月10日 17:37 爆笑家族 [陕西省汉阴县网友]

专业!

2019年12月10日 17:14 遗忘之人 [云南省临沧市网友]

钢材技术全面的。

2019年12月10日 17:12 [辽宁省太平区网友]

您的这篇文章解决了我的技术问题,谢谢了!

2019年12月10日 16:33 [吉林省安图县网友]

钢铁的知识真是渊博呀!

2019年12月10日 16:22 [广东省市辖区网友]

看到您的这个博客,我算知道了,什么叫专业。

2019年12月10日 15:11 [黑龙江省拜泉县网友]

你们公司钢管最精的精度做到多少?

2019年12月10日 14:43 [四川省阿坝藏族羌族自治州网友]

我也是做精密管的厂家,向您学习,学习您的专业知识。

2019年12月10日 14:01

35# 钢可以生产?

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