金属材料的强度和抗氢脆性之间的矛盾是设计在氢环境中工作的轻质而可靠的结构部件的内在阻碍。寻找经济和可扩展的微观结构解决方案来应对这一挑战具有重要意义。

近日，德国马克斯·普朗克钢铁研究所Dierk Raabe，Binhan Sun报道了一种基于利用钢的组织成分中的溶质不均匀性策略的解决方案，以实现局部增强抗裂性和局部氢捕获。这种精心设计的局部成分变化有助于提高局部抗裂性，形成缓冲带，阻止氢诱导的微裂纹在氢腐蚀相或界面内或沿氢腐蚀相或界面快速扩展。

文章要点

1）研究人员在轻质高强度中锰（Mn）钢（重量百分比为0.2C-10Mn-3Al-1Si）上展示了这种策略。在相图和热化学计算机结合（CALPHAD）的辅助下，对奥氏体相内的Mn不均匀性进行了良好的调节设计，形成了分布在整个样品上的高密度的微观限制的富Mn缓冲区。

2）在合金变形过程中，由于其局部较高的Mn含量提高了机械稳定性，在这些缓冲区内局部抑制了从软奥氏体到硬马氏体的动态转变。结果显示，显微组织演变成嵌在硬质基体中的软岛的高度弥散，从而钝化和抑制了H诱导的微裂纹。

3）这种化学不均匀性可通过不完全Mn分配/均匀化的热处理来实现。同时，利用CALPHAD方法指导加工，并且可以很容易地扩展到已建立的、具有成本效益的工业加工路线。同时，也可以推广到其他类型的高强度钢，使其显微组织具有更强的抗氢脆性能。

参考文献

Sun, B., Lu, W., Gault, B. et al. Chemical heterogeneity enhances hydrogen resistance in high-strength steels. Nat. Mater. (2021)

DOI：10.1038/s41563-021-01050-y

https://doi.org/10.1038/s41563-021-01050-y