В разных отраслях, связанных с металлами, водородное охрупчивание вызывает внезапные, дорогостоящие повреждения металлических компонентов. Открытие ученых из Массачусетского технологического института позволит предотвратить разрушение металлических конструкций, в том числе, зубных имплантатов.
«Водород реагирует с металлом и стимулирует его разрушение. Это называется водородным охрупчиванием», — объясняет ведущий автор исследования д-р Джон П. Хансон из Массачусетского технологического института. Водородное охрупчивание изучалось учеными на протяжении 150 лет, но пока сложно что-либо предсказывать. «Механизмы охрупчивания до конца не объяснены, и предсказать его трудно. Это происходит в основном потому, что у нас нет полного понимания процессов, лежащих в основе водородного охрупчивания», — объясняет д-р Хансон.
Чтобы проанализировать микроскопическую структуру трещины в суперсплаве никеля, исследователи использовали два различных синхротронных инструмента, высокоэнергетическую дифракционную микроскопию и рентгеновскую томографию в лаборатории Advanced Photon Source, штат Иллинойс, США.
Металлы состоят из микроскопических кристаллов или зёрен. В никелевых суперсплавах трещины, вызванные водородным охрупчиванием, распространяются вдоль границ между этими зёрнами. По словам доктора Хансона, уникальное исследование позволило ученым впервые взглянуть не только на расположение зёрен вокруг трещины в процессе охрупчивания, но и на их границы. Из этих наблюдений команда выделила десять составляющих межзеренных границ, которые более устойчивы к трещинам.
«Нам удалось определить не только, какие из межзёренных границ сильнее, а именно то, что делает их устойчивыми к охрупчиванию», — объяснил доктор Хансон. Это может позволить инженерам создать более прочные металлы, дополнив их этими характеристиками.
Исследование «Crystallographic character of grain boundaries resistant to hydrogen-assisted fracture in Ni-base alloy 725» было опубликовано в журнале Nature Communications 23 августа 2018 года. Оно было проведено в сотрудничестве с Университетом Карнеги-Меллона в Питтсбурге и Техасским университетом в Колледж-Стейшне, США.
