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表面效应会影响金属中氢的分布

2019-12-12 15:37:24

来源:圣彼得堡彼得大帝理工大学

圣彼得堡彼得大帝理工大学(SPbPU)和俄罗斯科学院机械工程问题研究所的研究人员在氢裂化标准测试过程中研究了金属中氢的分布。他们发现存在一种表面效应,该效应不会让氢进入金属。这可能会导致材料的工业质量控制方面的错误,并导致氢脆科学研究方面的根本性错误。该发现发表在国际连续体力学与热力学杂志上。这项研究得到了俄罗斯科学基金会的资助。

研究人员在标准的氢裂解测试过程中研究了金属中氢的分布,氢会极大地影响各种材料的性能,这对于几乎所有工业技术而言都很重要。它可以进入熔融金属并在凝固后保留在其中。在使用金属零件期间,由于腐蚀,摩擦或塑性变形而发生氢饱和。水是氢的最常见来源。在任何添加剂的存在下,金属的性能都会受到极大影响。它们变脆,破裂,失去耐久性。每数十万个金属原子中只有一个氢原子就足够了,而其他杂质在更高的浓度下可能会造成一些危害。小浓度的氢难以固定,这直接测量了其在金属中的含量,尤其是在微米级金属层中的分布,产生了问题。通常使用间接测量,特别是将氢的饱和时间标准化。

施工材料在使用前必须在氢饱和条件下进行测试。最常见的是电解质溶液中的金属样品发生电化学饱和,而硫化氢通过时则在中性盐溶液中发生饱和。通常认为这些方法提供了类似于自然条件的样品通用饱和度。

科学家们弄清楚了这是否是真的。该研究是在高度敏感的工业质谱氢分析仪上进行的。可以测量由不锈钢,管材,桥梁和耐候钢制成的标准形式的钢样品中氢浓度的分布。检测到表面效果。这是基于这样一个事实,在样品表面的金属薄层中会出现异常高的氢浓度,该浓度比内部氢浓度高数百倍。该金属表面层的厚度约为50微米,可形成一种“屏蔽层”,以防止氢进入金属。还根据该现象的数学描述建立了理论模型。

“这是对金属的耐氢性工业测试的一种新见解,已应用于许多标准的质量控制方法中。事实证明,这并不等同于金属零件开采过程中发生的实际氢饱和。评估金属性能。重要的是要了解现代高强度合金对氢的影响高度敏感,因此需要额外的测试和开发新的工业测试方法。” SPbPU教授Vladimir Polyansky说。 “我们计划研究在热机械载荷作用下的实际建筑主体中发现多少表面效应,以及模型氢饱和度与实际工业开采过程中发生的金属脆性之间的关系是什么”。

原文链接:https://english.spbstu.ru/media/news/nauka_i_innovatsii/researchers-spbpu-confirmed-surface-effects-affect-distribution-hydrogen-metal/

声明:本文由 建发科技 编译,中文内容仅供参考,一切内容以英文原版为准。