Déchiffrer le mystère de l'embrittlement par l'hydrogène : l'étude révolutionnaire sur l'Inconel 725

ParisLes chercheurs sont sur le point de comprendre pourquoi les métaux deviennent cassants en présence d'hydrogène. Ce phénomène, connu depuis le milieu du XIXe siècle, peut affaiblir les métaux et mettre en péril les projets d'infrastructure utilisant ces matériaux, particulièrement dans des environnements aquatiques.

Une étude dirigée par le Dr Mengying Liu de l'Université Washington et Lee, publiée dans Science Advances, se penche sur un alliage à base de nickel appelé Inconel 725, connu pour sa solidité et sa résistance à la corrosion. L'équipe de recherche comprend également des experts de l'Université Texas A&M. Le Dr Michael J. Demkowicz, professeur à Texas A&M et directeur de thèse de Liu, est co-auteur de l'article.

Principaux résultats de l'étude :

• Analyse de la formation de fissures dans des échantillons initialement parfaits d'Inconel 725
• Réfutation de l'hypothèse bien connue, la plasticité localisée améliorée par l'hydrogène (HELP)
• Suivi en temps réel de l'initiation des fissures et de la plasticité localisée

Une théorie couramment avancée pour expliquer pourquoi l'hydrogène fragilise les matériaux est appelée HELP. Cette théorie suggère que les fissures apparaissent aux endroits où le matériau se déforme le plus. Toutefois, une étude récente démontre que cette explication ne s'applique pas à l'Inconel 725.

L'étude du Dr. Demkowicz est la première à observer en temps réel où les fissures apparaissent et à les relier aux zones de stress dans le matériau. Ces observations en direct sont cruciales car examiner des échantillons après l'apparition des fissures n’est pas efficace. L'hydrogène quitte les métaux rapidement, rendant difficile l'étude de l'origine des dommages une fois qu'il est parti.

L'importance de l'hydrogène comme source d'énergie pour l'avenir

L'avenir de l'hydrogène comme source d'énergie est crucial. L'hydrogène pourrait remplacer les combustibles fossiles, mais cette transition risque de rendre l'infrastructure actuelle des combustibles fossiles fragile et sujette à des défaillances. Il est essentiel de prédire avec précision cette vulnérabilité pour éviter des pannes soudaines et garantir la sécurité des systèmes à hydrogène.

Les expériences se sont déroulées principalement à Texas A&M. Le Dr Liu a effectué des analyses de données supplémentaires et rédigé le manuscrit à Washington and Lee. Les co-auteurs sont Liu, Demkowicz et l'étudiant en doctorat de Texas A&M, Lai Jiang.

Cette étude remet en question les idées antérieures sur la manière dont l'hydrogène fragilise l'Inconel 725 et contribue à mieux prévoir ce phénomène. Elle conteste la croyance précédente selon laquelle la plasticité localisée (déformations minimes) conduit directement à des fissures, modifiant ainsi la compréhension et l'approche des chercheurs sur cette problématique.

L'observation en temps réel a considérablement amélioré notre compréhension de l’embrittlement de l’hydrogène. Cette technique est également applicable à d'autres matériaux et contextes, fournissant des informations plus claires. L'étude démontre l'importance de la collaboration entre experts de différents domaines et de l'utilisation de méthodes d'essai avancées en science des matériaux.

Mieux comprendre l’fragilisation par l’hydrogène permet de concevoir des systèmes de stockage et d’utilisation de l’hydrogène plus fiables et sécurisés. Cela revêt une grande importance dans notre quête de solutions énergétiques plus propres. Les méthodes en temps réel utilisées dans cette étude pourraient également avoir des applications dans d’autres domaines de la science des matériaux, contribuant à la création de matériaux plus sûrs et durables.