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氫氣導(dǎo)致金屬脆裂問題有望解決http://www.hg1112.cn/st42492
氫氣被認(rèn)為是未來燃料,然而這種zui輕的化學(xué)元素能讓機(jī)動車引擎上的金屬變脆,導(dǎo)致汽車組件突發(fā)性故障甚至斷裂。德國一家研究院的科學(xué)家正在借助的特種實驗室,進(jìn)行一項氫致脆裂的研究,旨在尋找能和氫相適應(yīng)的材料及制造工序。
氫氣會使鋼鐵、鋁和鎂這些通用金屬變脆,延展性降低,耐久性變差,導(dǎo)致汽車零件的突發(fā)性失靈。除了燃料箱本身、燃料電池部分,普通元件如滾珠軸承也會受影響。這些不僅在汽車中發(fā)生,幾乎所有的工業(yè)機(jī)械中都會發(fā)生。氫氣遍布在汽車的原材料和制造工序中,不僅僅是用來裝滿燃料箱。氫氣通過腐蝕、鍍鉻、焊接、打磨、壓制等過程,滲透到金屬晶格中,結(jié)果導(dǎo)致材料毫無警示地斷裂開,只好花費巨大財力重新修復(fù)。
領(lǐng)導(dǎo)該研究的德國研究員尼考拉斯·韋恩瑟說:“在工業(yè)領(lǐng)域,元件必須能承受溫度壓力、機(jī)械壓力和氫氣。在新的特種實驗室中,我們提供了必要的分析程序。我們正在研究氫氣在金屬中的運動、速率及其在材料中累積的關(guān)鍵點。”
研究人員通過熱處理的方法,不斷加熱樣本,同時釋放并測試氫氣的活動。通過特殊的張力測試設(shè)備,確定氫氣在金屬中的行為和通過金屬的速率,當(dāng)張力增加時,能實時測定氫氣的承載力和穿透力,氫氣對材料的壓力以及材料的抵抗性能。
研究人員還加入了原子和有限元(FEM)模擬,在原子和宏觀的層面觀察氫氣和金屬之間的相互反應(yīng)。將這些測試結(jié)果輸入計算機(jī),就能實時算出金屬的氫氣脆變程度。
研究人員伍爾夫·派夫博士表示,結(jié)合特種實驗室測試和模擬工具,有些對于氫氣是可適應(yīng)的材料已經(jīng)發(fā)現(xiàn),制造工序也能被改良。
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