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Nanoscale-Studie der Wasserstoffversprödung in den Metallen

Published on November 20, 2012 at 4:47 AM

Wasserstoff, das hellste Element, kann sich innerhalb der Metalle leicht auflösen und migrieren, um diese andernfalls duktile Materialien spröde und im Wesentlichen anfälliger zu machen für Versagen.

Seit das Phänomen im Jahre 1875 entdeckt wurde, ist Wasserstoffversprödung ein hartnäckiges Problem für die Auslegung von strukturellen Materialien in den verschiedenen Industrien, von den Schlachtschiffen zu den Flugzeugen und zu den Kernreaktoren gewesen. Trotz der Jahrzehnte der Forschung, haben Experten, die Physik schon völlig zu verstehen, die dem Problem oder zu entwickeln ein rigoroses Baumuster für die Vorhersage wann, wo zugrunde liegt und wie Wasserstoffversprödung auftritt. Infolgedessen müssen industrielle Designer auf einen Ausprobierenanflug noch zurückgreifen.

Jetzt haben Jun-Lied, ein Assistenzprofessor in der Werkstofftechnik an McGill-Universität und Prof William Curtin, Direktor des Instituts des Maschinenbaus an Ecole Polytechnique Federale De Lausanne in der Schweiz, gezeigt, dass die Antwort möglicherweise zur Wasserstoffversprödung gewurzelt wird in, wie Wasserstoff materielles Verhalten am nanoscale ändert. In ihrer Studie veröffentlicht in den Natur-Materialien, stellen Lied und Curtin ein neues Baumuster vor, das das Vorkommen der Wasserstoffversprödung genau voraussagen kann.

Unter Normalbedingungen können Metalle erhebliche Plastikdeformation durchmachen, wenn sie Kräften unterworfen werden. Diese Plastizität stammt die Fähigkeit von Nano-- und mikro-groß Brüchen ab, „Versetzungen“ innerhalb des Metalls zu erzeugen - Bewegungen von Atomen, die dienen, Druck im Material zu entlasten.

„Versetzungen können als Fahrzeuge angesehen werden, um Plastikdeformation zu tragen, während die Nano-- und mikro-groß Brüche als Naben angesehen werden können, um jene Fahrzeuge zu schicken,“ Lied erklärt. „Die wünschenswerten Eigenschaften von Metallen, wie Duktilität und Härte, beruhen auf den Naben, die gut arbeiten. Leider ziehen jene Naben auch Wasserstoffatome an. Die Methode Wasserstoff, denatome Metalle brüchig machen, ist, indem sie eine Art Stau verursacht: sie drängen sich um die Nabe und blockieren alle möglichen Wege für Fahrzeugversand. Dieses führt schließlich zu das materielle Abbrechen.“

hochmoderne Computersimulationen wurden durch Lied durchgeführt, um ausdrücklich aufzudecken, wie Wasserstoffatome innerhalb der Metalle sich bewegen und wie sie auf Metallatome einwirken. Diese Simulation wurde von der rigorosen kinetischen Analyse gefolgt, um die nanoscale Details mit makroskopischen experimentellen Bedingungen zu verbinden.

Dieses Baumuster ist angewendet worden, um Bröckligkeitsschwellwerte in einer Vielzahl von ferritischen Eisen-basierten Stahlen und in produzierten ausgezeichneten Vereinbarungen mit Experimenten vorauszusagen. Die Ergebnisse stellen einen Rahmen für das Übersetzen von Experimenten und das Konstruieren von zukünftigen Bröckligkeit-beständigen strukturellen Materialien zur Verfügung.

Quelle: http://www.mcgill.ca/

Last Update: 20. November 2012 05:47

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