Вивчено вплив водню на крихкість металів

Вчені з Університету Макгілла і Федеральної політехнічної школи Лозанни у Швейцарії вивчили крихкість металів і з’ясували, як на це найважливіша властивість металів впливає водень.

Водень, як найлегший елемент, що легко розчиняється і мігрує усередині металів, роблячи їх більш крихкими і схильними до поломок. Це явище було відкрито в 1875 році, і з тих пір водневе охрупчивание (перехід від в’язкого матеріалу стану до крихкого) є постійною проблемою для проектування конструкцій в різних галузях промисловості: від ручних інструментів до літаків і ядерних реакторів. Незважаючи на десятиліття досліджень вчені все ще не до кінця розуміють фізику, що лежить в основі водневого окрихчення. З-за цього важко створити достовірну модель, предсказывающую поведінку конструкції в тих або інших умовах чи через багато років. В результаті промислові дизайнери змушені вдаватися до дорогого і небезпечного методу проб і помилок.

Група вчених вперше змогла ретельно вивчити поведінку водню в металі на нанорівні. Завдяки цьому вдалося створити нову модель, вперше здатну точно передбачити появу «водневої» крихкості.

Нова модель вже успішно застосована для прогнозування поведінки феритної сталі і повністю узгоджується з результатами експериментів з реальними зразками. Таким чином, металурги отримали цінний інструмент для розробки наступного покоління міцних і довговічних конструкційних матеріалів.

В нормальних умовах метали можуть зазнавати істотні пластичні деформації при дії сили. Ця пластичність пов’язана з присутністю нано – і мікротріщин, які створюють місця руху атомів (дислокації) і знімають напругу в металі.

Дислокації можна розглядати як «транспортні засоби», а нано – і мікро – як «транспортні вузли» пластичної деформації. Таким чином корисні властивості, такі як пластичність і в’язкість, засновані на роботі цих структурних особливостей металів. На жаль, ці нано – і мікротріщини також залучають атоми водню, які створюють свого роду «пробки» і блокують рух атомів. В кінцевому підсумку це призводить до руйнування матеріалу – метал не гнеться, а ламається.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *