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《Acta Materialia》:氢与微结构缺陷的相互作用及碳分布影响!

 材料科学网 2022-11-28 发表于江西

编辑推荐:发现在冷轧材料的氢俘获中,最主要的贡献是位错。然而,由于亚稳扭结对和小碳空位团簇的溶解,它们的贡献大大降低。本文通过热解吸方法(TDS) 和内摩擦技术(IF),揭示这种团簇的溶解为位错提供了新的碳供应,这降低了位错捕获氢的能力,因为碳-氢排斥。这说明了碳的存在也降低了空位迁移率,使得冷轧过程中的聚类和生长产生。为缺陷与相互作用的研究提供了新的方法。


氢脆会在结构件中引起严重的问题,而且目前氢能的发展对于储氢材料的性能提出了更高的要求。位错空位能够与位错发生强烈的相互作用,因此能够极大的影响材料的抗氢脆性能。所以理解位错和空位与氢相互作用的关系是极为重要的。

根特大学Vandewalle等人通过热解吸方法 (TDS) 和内摩擦技术(IF)对于不同氢捕获位点的性质以及理解H和位错等缺陷的相互作用规律。通过测量H与缺陷的相互作用能研究缺陷对于氢的作用能力。相关论文以题为“A combined thermal desorption spectroscopy and internal friction study on the interaction of hydrogen with microstructural defects and the influence of carbon distribution”发表在Acta Materialia上。

论文链接:
/10.1016/j.actamat.2022.118374 

通过在冷轧后不同的回火时间下对于位错进行测量,发现在轧制过程中产生的亚稳位错能够在之后的回复和再结晶的过程中消除。通过正电子湮没谱(PAS)与退火良好的纯铁的谱线作对比,表征亚稳态开体积位错的含量,同时表明了没有元素偏偏析的产生。在再结晶的过程中消除很多亚稳态的位错但是并未对硬度的变化产生显著影响,因此认为这些缺陷可能是一些非稳态的构型,如扭折,空位等。

1 ()ULC钢在冷轧、回收和再结晶条件下的多普勒展宽光谱。相对强度表示为动量的函数。()WS图,以退火良好的纯铁和辐照铁作为参考

通过IF光谱研究发现亚稳缺陷如位错、扭结对和空位簇提供了重要的氢捕获位点。这可以用中频谱中出现的H-CW峰来表示,表明氢与位错段相互作用。此外,TDS中的低温峰值可能与空位团簇中的氢俘获有关。恢复退火去除了这两个特征,证实了它们的亚稳态性质。H-CW峰由两个独立的德拜峰组成,活化能分别为0.38 eV0.48 eV。观察到TDSH-CW峰与位错捕获峰之间的相关性。冷轧和450k退火样品TDS光谱中出现的550 K解吸峰可能与空位团簇的溶解有关。与其他氢释放过程相比,氢-空位团簇的溶解是由于空位团簇的解离而发生的,而不是由于氢从团簇上解离。

图2描述了不同TDS峰和IF峰在不同恢复退火阶段的强度演变闭符号对应左y轴,开符号对应右y轴。

总的来说,深入研究了氢与不同微观结构缺陷的相互作用以及碳的影响。为此,将TDSIF与详细的微观结构表征结合在一起。通过对冷轧试样进行不同的退火处理,得到了具有不同处理条件的缺陷谱。(文:张三)

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