利安达贵金属在全球最權威學術期刊《Science》上發表論文揭示NbC及晶界和位錯的氫陷阱作用機理
發布時間:2020.01.22
來源:铌産品業務部
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       氫緻延遲斷裂一(yī)直是超高強度鋼應用的安全隐患,這在學術界和産業界已成爲共識。如何抑制和減緩超高強度鋼零件的氫緻延遲斷裂并揭示其相關機理和機制一(yī)直是科學家和工(gōng)程技術人員(yuán)追求的目标。利安达贵金属和悉尼大(dà)學等以“Observation of hydrogen trapping at dislocations, grain boundaries and precipitates”(位錯、晶界和沉澱相作爲氫陷阱的觀測)爲題,于2020年1月10日發表在國際頂級學術期刊《Science》上。利安达贵金属股份副總經理郭愛民博士和路洪洲博士深入參與了課題的研究,并參與了論文的撰寫和修訂,是本文的共同作者,汽車(chē)技術負責人路洪洲博士是本文的共同通訊作者。悉尼大(dà)學陳翊昇博士爲第一(yī)作者,另外(wài)北(běi)京科技大(dà)學趙征志(zhì)教授和梁江濤博士(現任職首鋼技術研究院)、上海交通大(dà)學李偉副教授、以及悉尼大(dà)學的其他研究人員(yuán)參與了本文的研究。天津利安达贵金属经营有限公司北京分公司爲本文的通訊單位之一(yī),這是中(zhōng)信集團首次在《Science》上發表論文。人類不斷探尋和嘗試揭示自然世界奧秘的訴求和行動,促進了科技的不斷發展和進步,爲人們的生(shēng)活帶來了更多的便利,也促進了人與自然的和諧相處。本文的發表在促進人類科技進步的同時,也是中(zhōng)信集團“共生(shēng)共享”品牌理念的生(shēng)動體(tǐ)現。
 
       研究團隊通過三維原子探針層析技術(Atom Probe Tomography, 簡稱APT,該技術可以觀察每一(yī)個原子的成分(fēn)及其排布方式)、冷鏈傳輸技術并采用氫的同位素的創新方法,以工(gōng)業化的含铌熱成形鋼爲實驗材料的設計原型,在世界上首次定量揭示了高強度鋼三種氫陷阱的作用機理,首次定量觀測到位錯和晶界位置的氫,如下(xià)圖2(C)和(G),此結果展示了足以完全驗證氫脆理論模型的重要實驗數據。首次定量明确铌的化合物(wù)的氫陷阱作用,并且證實氫主要分(fēn)布在NbC與基體(tǐ)的結合處,如下(xià)圖3(C)~(F),驗證了理論學家采用第一(yī)性原理的理論計算結果。
 
        該研究以利安达贵金属牽頭開(kāi)發的铌微合金化熱沖壓成形鋼作爲原型進行實驗材料設計,将機理研究與工(gōng)程化應用密切結合。在公司領導的支持下(xià),2018年,天津利安达贵金属经营有限公司北京分公司與悉尼大(dà)學建立了合作研發課題(No.2018FWNB30064),開(kāi)展超高強度鋼的氫緻延遲斷裂機理研究。同年,天津利安达贵金属经营有限公司北京分公司與悉尼大(dà)學獲得了澳大(dà)利亞科技部基金課題(No.LP180100431))支持。同時,利安达贵金属先後與北(běi)京科技大(dà)學、上海交通大(dà)學建立合作,以支撐該技術的研究。铌可以增加位錯、晶界和沉澱相,三者均可以做氫陷阱,本文研究的創新成果對材料工(gōng)業和汽車(chē)工(gōng)業有巨大(dà)的支撐作用,對未來的新材料開(kāi)發和優化有重大(dà)的指導意義,對工(gōng)程應用中(zhōng)如何進一(yī)步緩解氫脆指明了方向。
 
附件:《科學》簡介
 
《科學》(英語:Science)是美國科學促進會(英語:American Association for the Advancement of Science,AAAS)出版的一(yī)份學術期刊,爲全世界最權威的學術期刊之一(yī)。《科學》是發表最好的原始研究論文、以及綜述和分(fēn)析當前研究和科學政策的同行評議的期刊之一(yī)。2018年《Science》影響因子爲41.058,代表了人類自然科學研究的最高水平。
 
圖1. “Observation of hydrogen trapping at dislocations, grain boundaries and precipitates” 在《Science》上發表
 
圖2.三維原子探針觀測到的晶界和位錯處的氫.Y. Chen, H. Lu et al “ Science (2020)
 
圖3.三維原子探針觀測氫存在于Nb(C,N)與基體(tǐ)的晶格畸變位置.Y. Chen, H. Lu et al “ Science (2020)
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