蓋世汽車訊 由于其低密度、高強(qiáng)度和豐富等特性，鋁及其合金被廣泛用于建筑、消費(fèi)電子產(chǎn)品以及交通工具領(lǐng)域，包括汽車、輪船、火車和飛機(jī)。然而若沒(méi)有及早發(fā)現(xiàn)，鋁合金在使用過(guò)程中容易發(fā)生氫脆，可能會(huì)造成災(zāi)難性故障。與鋼相比，鋁中氫的影響尚不清楚。據(jù)外媒報(bào)道，德國(guó)馬克斯·普朗克研究所（Max-Planck-Institut für Eisenforschung，MPIE）的博士后研究員Huan Zhao博士及其同事分析了氫如何使鋁合金脆化，并找到了阻礙該效應(yīng)的方法。研究結(jié)果已發(fā)表于期刊《Nature》。

（圖片來(lái)源：期刊Nature）

Zhao稱：“由于氫是所有元素中最小的元素，在鋁中的溶解度較低，因此在原子尺度上檢測(cè)極具挑戰(zhàn)性。氫是否可以進(jìn)入鋁？進(jìn)入多少？位于微結(jié)構(gòu)內(nèi)部的什么位置？又是如何影響性能的？截至目前，這些都是未解決的問(wèn)題。”MPIE研究人員對(duì)一種高強(qiáng)度鋁類7xxx鋁進(jìn)行測(cè)試，這種鋁也是飛機(jī)結(jié)構(gòu)部件的首選材料。研究人員使用氫氣填充樣品，并進(jìn)行拉伸測(cè)試。試驗(yàn)表明延展性會(huì)隨著氫氣量的增加而降低。

其斷口表明裂紋尤其沿晶界擴(kuò)展。通過(guò)低溫轉(zhuǎn)移原子探針斷層掃描，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)氫會(huì)沿著這些晶界聚集。MPIE博士后研究員Poulami Chakraborty博士表示：“我們的實(shí)驗(yàn)表明，塊狀材料內(nèi)顆粒中的氫含量遠(yuǎn)高于晶界。但是，氫僅在晶界處會(huì)使材料脆化。在計(jì)算模擬的幫助下，我們能夠看到氫會(huì)被沿晶界的高能區(qū)域吸引，導(dǎo)致材料失效，而塊狀中的顆粒更像是氫陷阱，阻礙了裂紋的擴(kuò)展?！?/p>

金屬間化合物顆?；蚴鞘讉€(gè)解決方案

MPIE研究人員能夠顯示在材料加工或使用過(guò)程中氫氣進(jìn)入后的位置。但由于該方法無(wú)法真正預(yù)防氫脆，因此控制其誘捕非常重要。研究人員推薦了不同的策略來(lái)防止氫脆，特別是使用可以將氫捕獲在塊狀材料中的金屬間化合物顆粒。此外，控制晶界處的鎂含量也至關(guān)重要。Zhao博士表示：“在晶界與氫配對(duì)的鎂會(huì)增加脆化。與此同時(shí)，我們必須控制體積中顆粒的正確尺寸和體積分?jǐn)?shù)，以捕獲氫氣，同時(shí)保持材料的強(qiáng)度?！?/p>

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