Nature Communications:坚固且易延展的中熵合金可抗氢脆和耐腐蚀
Nanoyu Nanoyu 2020-06-17

尽管具有高耐腐蚀性和抗氢脆性的强韧材料比较罕见,但对于实现安全关键的能源基础设施、氢基工业和运输解决方案具有重要意义。

有鉴于此,北京科技大学李晓刚教授,德国马克斯·普朗克钢铁研究所Zhiming Li,Dierk Raabe报道了具有面心立方结构的坚固且易延展的CoNiV中熵合金来实现材料的高耐腐蚀性和抗氢脆性。

文章要点

1实验结果表明,具有等原子的CoNiVMEA,在氢的冲击下保持了良好的力学性能,即材料在300 K和10-4 s-1的应变速率下没有发生明显的氢脆。同时,在酸性环境中具有良好的耐蚀性。

2研究发现,这种可平衡强度、延展性、腐蚀性和氢脆四种性能协同主要通过四个效应实现:合金的固溶体硬化了单面心立方(f.c.c.)相结构,没有任何相析出。使其具有(1)低的氢扩散系数和(2)没有产生局部电化学电位梯度。(3)在低应变速率拉伸试验中,块体合金基体中的溶质氢导致形变孪晶的形成,从而阻碍了裂纹的扩展。(4)在硫酸溶液中,合金表面形成低浓度的点缺陷(即金属、氧空位和金属间隙)和低含量的Co、Ni氢氧化物的氧化物阻挡层,有效地阻挡了氧的迁移,从而提高了耐蚀性。此外,表面氧化膜还可以通过降低表面吸氢率来进一步降低氢脆。

Luo, H., Sohn, S.S., Lu, W. et al. A strong and ductile medium-entropy alloy resists hydrogen embrittlement and corrosion. Nat Commun 11, 3081 (2020)

DOI:10.1038/s41467-020-16791-8

https://doi.org/10.1038/s41467-020-16791-8


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