Влияние водорода на прочность деталей самолетов выяснили ученые из MPIE
Влияние водорода на прочность алюминиевых сплавов проанализировали исследователи из Института Макса Планка (MPIE), 17 февраля сообщает Phys.org.
Алюминиевые сплавы склонны к водородному охрупчиванию, что приводит к катастрофическим отказам во время эксплуатации техники, если проблему не заметить достаточно рано. В отличие от стали, влияние водорода на алюминий недостаточно изучено.
Исследователи взяли для исследований алюминиевый сплав 7xxx. Это класс высокопрочного алюминия, который является основным конструкционным материалом при строительстве самолетов. Они насытили образцы сплава водородом и провели испытания на растяжение. Оказалось, что его пластичность уменьшается с увеличением количества водорода.
Изучение поверхности разрушения показало, что трещины в основном распространялись вдоль границ зерен. С помощью зондовой томографии с криопереносом атомов ученые обнаружили, что водород собирается вдоль этих границ зерен.
«Наши эксперименты смогли показать, что количество водорода в частицах внутри объема намного выше, чем на границах зерен. Однако водород охрупчивает материал только на границах зерен. С помощью вычислительного моделирования мы смогли увидеть, что водород притягивается областями высокой энергии вдоль границ зерен, и что частицы в объеме скорее действуют как ловушки для водорода, которые препятствуют распространению трещин», — говорит доктор Пулами Чакраборти, научный сотрудник MPIE.
Поскольку этот процесс невозможно предотвратить, важно контролировать перемещение водорода. Ученые рекомендуют различные стратегии предотвращения водородного охрупчивания, в частности, за счет использования интерметаллических частиц, которые могут задерживать водород внутри зерен. Кроме того, контроль уровня магния на границах зерен представляется критически важным.
«Магний в паре с водородом на границах зерен увеличивает охрупчивание. В то же время мы должны контролировать размеры и объемную долю частиц, сохраняя при этом прочность материала», — говорит доктор Хуань Чжао.
