金属由于其较高的强度和塑韧性而被广泛用作结构材料,然而,早在 1874年,英国皇家学会的Johnson就发现,铁丝在酸性溶液中浸泡一会儿之后,原本可承受十多次弯曲才能折断的铁丝,只需要两三下弯曲就被折断了。Johnson推测这可能是由于铁与酸反应生成的氢浸入铁内部而导致的。后来的几十年间,人们发现氢降低材料塑性发生在几乎所有重要的金属与合金中,是一个普遍的现象,并给这种现象起了一个专有名字:氢脆。氢脆会导致材料过早断裂,从而引发安全事故。历史上,很多轮船的断裂、直升机的坠毁、石化工厂的爆炸、油气田中的钻杆断裂等事故都和氢脆有着密切的关系。
尽管氢脆现象的发现已有上百年的历史,在世界范围内人们对材料发生氢脆的微观机理也进行了不懈探索,但截至目前仍没有达到共识。焦点在于基于宏观的试验和一些原位电子显微镜的观察,人们普遍认为氢对金属材料的塑性载体-位错不仅没有阻碍作用,甚至可以促进位错运动,但最近的模拟工作却预测了截然不同的结果。机理认知上的不足,直接影响到对氢脆现象的有效防护,从而威胁到人们的生产和生活安全。
来源:西安交大材料学院