Avkoda mysteriet med väteförsprödning: ny studie förutsäger väteskador i framtidens metaller.

StockholmForskare är nära att förstå varför metaller blir spröda i miljöer med mycket väte. Detta problem, som har varit känt sedan mitten av 1800-talet, kan försvaga metaller och utsätter infrastrukturprojekt som använder dessa metaller för risker, särskilt i vattniga miljöer.

En studie publicerad i Science Advances, ledd av Dr. Mengying Liu från Washington and Lee University, undersöker en stark och korrosionsbeständig nickelbaserad legering kallad Inconel 725. Forskarteamet inkluderar även experter från Texas A&M University. Dr. Michael J. Demkowicz, professor vid Texas A&M och Liu's doktorsavhandlingshandledare, är medförfattare till artikeln.

Viktiga punkter i studien inkluderar:

• Undersökning av sprickbildning i ursprungligen felfria prover av Inconel 725
• Motbevisa den välkända hypotesen, väteförstärkt lokaliserad plasticitet (HELP)
• Spårning av sprickstart och lokaliserad plasticitet i realtid

En vanlig uppfattning om varför väte får material att bli spröda kallas för HELP. Denna teori säger att sprickor uppstår där materialet deformeras som mest. Emellertid visar en ny studie att denna teori inte stämmer för Inconel 725.

Dr. Demkowiczs forskning är den första som i realtid observerar var sprickor börjar och kopplar dem till områden med stress i materialet. Denna observation i realtid är viktig eftersom det inte fungerar bra att analysera prover efter att sprickor har bildats. Väte försvinner snabbt från metaller, vilket gör det svårt att studera hur väte har orsakat skadan när det väl är borta.

Läs också:

Idag · 14:08

Ny forskning: Hantering av stress minskar impulsivt beteende

Framtida användning av väte som energikälla är viktig. Väte kan ersätta fossila bränslen, men detta byte kan göra den nuvarande infrastrukturen för fossila bränslen svag och benägen för skador. Att noggrant förutsäga denna sårbarhet är avgörande för att undvika plötsliga haverier och för att hålla vätesystemen säkra.

Experimenten genomfördes huvudsakligen vid Texas A&M. Dr. Liu genomförde ytterligare dataanalys och skrev manuskriptet vid Washington and Lee. Medförfattarna är Liu, Demkowicz och Texas A&M doktorand Lai Jiang.

Denna studie ifrågasätter tidigare uppfattningar om hur väte gör Inconel 725 sprött och bidrar till bättre förutsägelser av detta problem. Den ställer den tidigare tron att lokaliserad plasticitet (små formändringar) direkt orsakar sprickor, vilket förändrar hur forskare förstår och undersöker detta fenomen.

Direkt observation har avsevärt förbättrat vår förståelse av väteförsprödning. Denna metod kan även tillämpas på andra material och scenarier, vilket ger tydligare information. Forskningen visar hur viktigt det är att experter från olika områden samarbetar och använder avancerade testmetoder inom materialvetenskap.

Bättre förståelse för väteförsprödning leder till mer tillförlitliga och säkrare system för lagring och användning av väte. Detta är viktigt när vi söker renare energialternativ. Metoderna i denna studie kan även vara användbara inom andra områden av materialvetenskap, vilket skapar säkrare och mer hållbara material.