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沈耀团队文矛研究员在氢脆领域获得新突破
发布日期:2020/1/7 17:35:32 阅读次数:26869

  国际材料界权威期刊《Acta Materialia》于2019年12月23日,在线发表了题为“The key role played by dislocation core radius and energy in hydrogen interaction with dislocation”的研究论文。本研究是由上海交通大学材料科学与工程学院/相变与结构研究所沈耀教授与文矛研究员团队,在氢脆机理方面获得最新成果。论文的第一作者是材料学院博士生余平,通讯作者为文矛研究员和沈耀教授。

  氢能源的利用越来越受到人们的重视,但氢引起材料的脆性-氢脆是氢在储存和运输中的安全隐患问题。经过100多年的研究,专家们普遍认为氢降低位错能量会对位错的形成和运动产生关键影响。但是,氢是如何降低能量而影响材料的机械性能的呢?氢脆机理的研究一直以来得到全世界专家的普遍关注。

  该团队采用原子模拟技术对铁中刃位错/螺位错能量下降的原因进行分析。运用巨正则系综蒙特卡洛方法对氢在位错周围的分布进行研究。结果发现,氢原子偏聚在位错芯,而位错芯以外的弹性区氢含量很低。氢的这个分布特点导致了以下的结果:(1) 氢不改变剪切模量,由此论证了“氢降低剪切模量”的普遍观点是错误的;(2) 位错能量的降低仅仅是由于氢增加了位错芯半径和降低了位错芯的能量;(3) 氢不会屏蔽位错的应力场。基于以上结果,在合理描述位错芯半径和能量的前提下,氢对位错的影响是可以通过弹性理论计算来进行分析的,这为研究有氢环境中位错的形核及运动提供了重要的理论基础和方法,使氢脆机理的研究向前迈进了一大步。


作者:文矛
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