Desvendando a fragilidade dos metais em ambientes ricos em hidrogênio

São PauloPesquisadores estão próximos de entender por que os metais ficam frágeis em ambientes ricos em hidrogênio. Esse problema, conhecido desde meados do século XIX, pode enfraquecer os metais e colocar em risco projetos de infraestrutura que utilizam esses materiais, especialmente em ambientes aquáticos.

Um estudo publicado na revista Science Advances, liderado pela Dra. Mengying Liu da Washington and Lee University, investiga uma liga de níquel chamada Inconel 725, conhecida por sua alta resistência e resistência à corrosão. A equipe de pesquisa também inclui especialistas da Texas A&M University. O professor Dr. Michael J. Demkowicz, da Texas A&M e orientador de doutorado de Liu, é coautor do artigo.

Principais pontos do estudo incluem:

• Estudo da formação de trincas em amostras iniciais sem defeitos de Inconel 725
• Refutação da hipótese conhecida como plasticidade localizada aumentada por hidrogênio (HELP)
• Monitoramento em tempo real da iniciação de trincas e plasticidade localizada

Uma teoria comum para explicar por que o hidrogênio torna os materiais frágeis é conhecida como HELP. Segundo essa teoria, as trincas começam nas áreas onde o material mais se deforma. No entanto, um novo estudo revela que essa teoria não se aplica ao Inconel 725.

O estudo do Dr. Demkowicz é o primeiro a observar em tempo real onde as fissuras começam e correlacioná-las com as áreas de tensão no material. Essa observação em tempo real é vital, pois analisar amostras após a formação das fissuras não é eficaz. O hidrogênio deixa os metais rapidamente, tornando difícil estudar como causou o dano depois que já se dissipou.

O futuro do uso do hidrogênio como fonte de energia é essencial. O hidrogênio pode substituir os combustíveis fósseis, mas essa mudança pode enfraquecer a infraestrutura atual de combustíveis fósseis, deixando-a suscetível a falhas. Prever com precisão essa fragilidade é crucial para evitar colapsos repentinos e assegurar a segurança dos sistemas de hidrogênio.

Os experimentos foram realizados principalmente na Texas A&M. O Dr. Liu fez análises adicionais dos dados e redigiu o manuscrito na Washington and Lee. Os coautores são Liu, Demkowicz e o estudante de doutorado da Texas A&M Lai Jiang.

Este estudo desafia ideias anteriores sobre como o hidrogênio torna o Inconel 725 quebradiço e melhora a previsão desse problema. Ele questiona a crença anterior de que a plasticidade localizada (pequenas alterações na forma) leva diretamente a rachaduras, mudando a forma como os pesquisadores entendem e estudam essa questão.

A observação em tempo real aprimorou significantemente nossa compreensão sobre a fragilização por hidrogênio. Este método pode ser aplicado a outros materiais e situações, oferecendo informações mais claras. O estudo ressalta a importância da colaboração entre especialistas de diferentes áreas e o uso de métodos avançados de testes na ciência dos materiais.

Compreender melhor a fragilização por hidrogênio garante sistemas mais seguros e confiáveis para armazenar e utilizar hidrogênio. Isso se torna crucial na busca por opções energéticas mais limpas. Os métodos em tempo real deste estudo também podem ser aplicados em outras áreas da ciência dos materiais, promovendo a criação de materiais mais seguros e duradouros.