氫氣導(dǎo)致金屬脆裂問題有望解決

【資料簡介】

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氫氣被認(rèn)為是未來燃料，然而這種zui輕的化學(xué)元素能讓機(jī)動(dòng)車引擎上的金屬變脆，導(dǎo)致汽車組件突發(fā)性故障甚至斷裂。德國一家研究院的科學(xué)家正在借助的特種實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行一項(xiàng)氫致脆裂的研究，旨在尋找能和氫相適應(yīng)的材料及制造工序。
　　氫氣會(huì)使鋼鐵、鋁和鎂這些通用金屬變脆，延展性降低，耐久性變差，導(dǎo)致汽車零件的突發(fā)性失靈。除了燃料箱本身、燃料電池部分，普通元件如滾珠軸承也會(huì)受影響。這些不僅在汽車中發(fā)生，幾乎所有的工業(yè)機(jī)械中都會(huì)發(fā)生。氫氣遍布在汽車的原材料和制造工序中，不僅僅是用來裝滿燃料箱。氫氣通過腐蝕、鍍鉻、焊接、打磨、壓制等過程，滲透到金屬晶格中，結(jié)果導(dǎo)致材料毫無警示地?cái)嗔验_，只好花費(fèi)巨大財(cái)力重新修復(fù)。
　　領(lǐng)導(dǎo)該研究的德國研究員尼考拉斯·韋恩瑟說：“在工業(yè)領(lǐng)域，元件必須能承受溫度壓力、機(jī)械壓力和氫氣。在新的特種實(shí)驗(yàn)室中，我們提供了必要的分析程序。我們正在研究氫氣在金屬中的運(yùn)動(dòng)、速率及其在材料中累積的關(guān)鍵點(diǎn)。”
　　研究人員通過熱處理的方法，不斷加熱樣本，同時(shí)釋放并測試氫氣的活動(dòng)。通過特殊的張力測試設(shè)備，確定氫氣在金屬中的行為和通過金屬的速率，當(dāng)張力增加時(shí)，能實(shí)時(shí)測定氫氣的承載力和穿透力，氫氣對(duì)材料的壓力以及材料的抵抗性能。
　　研究人員還加入了原子和有限元（FEM）模擬，在原子和宏觀的層面觀察氫氣和金屬之間的相互反應(yīng)。將這些測試結(jié)果輸入計(jì)算機(jī)，就能實(shí)時(shí)算出金屬的氫氣脆變程度。
　　研究人員伍爾夫·派夫博士表示，結(jié)合特種實(shí)驗(yàn)室測試和模擬工具，有些對(duì)于氫氣是可適應(yīng)的材料已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，制造工序也能被改良。