 |
Учёные из Тольятти доказали: водород не делает сталь хрупкой
Тольяттинские учёные доказали: разрушения под действием водорода и в результате классического низкотемпературного охрупчивания принципиально отличаются друг от друга.
Хрупкое разрушение металлов – коварное физическое явление. Оно не сопровождается внешней деформацией и изменением формы, поэтому начало хрупкого разрушения по внешним признакам обнаружить тяжело. Водородная хрупкость металлов – одна из разновидностей опасного хрупкого разрушения, вызывающая ухудшение механических свойств и приводящая к внезапным отказам металлических компонентов. Падению прочности и пластичности под воздействием водорода подвержены большинство конструкционных металлов и сплавов, взаимодействующих с ним.
– В настоящий момент истинный механизм водородной хрупкости остается неизвестным. В научном сообществе на этот счет существует два принципиально разных мнения. Согласно одной точке зрения, водород провоцирует хрупкое разрушение. Такое же разрушение происходит, например, когда металл становится хрупким под действием низких температур, – поясняет Евгений Мерсон. – Есть и противоположное мнение: на самом деле водород в микрообъеме не охрупчивает, а наоборот пластифицирует материал, и на микроскопическом уровне рост трещин с участием водорода происходит, скорее, по вязкому механизму.
В связи с этим тольяттинские учёные выдвинули гипотезу: если при низких температурах без насыщения материала водородом и после насыщения, приводящего к водородной хрупкости, механизм разрушения образцов одинаковый, то поверхность разрушения и путь трещин относительно микроструктуры стали в этих двух случаях должны также иметь одинаковые признаки.
– Чтобы это проверить мы взяли образцы чистого железа, сплава железо-кремний (Fe-2.5%Si) и низкоуглеродистой стали. Каждый образец растягивали в разрывной машине и одновременно насыщали водородом, под действием которого на поверхности начинали расти трещины. Затем эти же образцы быстро доламывали в жидком азоте, провоцируя истинно хрупкое разрушение. В финале эксперимента исследовали поверхности разрушения образцов с применением нашей уникальной методики количественного фрактографического анализа, – рассказал Евгений Мерсон.
В итоге сотрудники НИИПТ ТГУ установили, а также количественно и качественно подтвердили: участки поверхности разрушения, образованные под действием водорода и в результате классического низкотемпературного охрупчивания, принципиально отличаются друг от друга. «В дальнейших наших исследованиях мы попытаемся проверить, действительно ли водород стимулирует вязкое разрушение металла», – добавляет Евгений Мерсон.
Разработка сталей, устойчивых к водородной хрупкости, актуальна для всех сфер, где они используются в конструкционных решениях и подвержены исключительно высокому риску разрушения под действием водородосодержащих сред.
В первую очередь, это активно развивающаяся водородная энергетика с разработкой установок генерации водорода, а также технологий и оборудования для хранения и использования водорода для распределённой и автономной энергетики. Именно этим занимаются участники консорциума «Водородная энергетика», инициированного Тольяттинским госуниверситетом, которые объединились с целью ускорения вывода на рынок инновационных продуктов на базе водородных технологий.
Стоит подчеркнуть, что водородная тематика является одной из ключевых для НОЦ мирового уровня «Инженерия будущего», в частности с участием ТГУ реализуется проект по «Долгосрочному хранению водорода для альтернативной энергетики».
Добавим, что результаты исследования водородной хрупкости учёными опорного ТГУ также пригодятся в нефтегазовой, химической и атомной отраслях промышленности. Данные эксперимента в перспективе могут быть использованы при разработке физико-математических моделей для расчёта долговечности стальных изделий, работающих в условиях риска развития водородной хрупкости, а также при разработке сталей устойчивых к водородной хрупкости.
Наряду с вопросами получения водорода, насыщения им жидкого носителя, технологии хранения и транспортировки, дальнейшего выделения из жидкого носителя с получением энергии, необходимо на каждом этапе решать вопросы материаловедческого характера, в том числе обеспечивая защиту от так называемой «водородной хрупкости». В этих вопросах ТГУ имеет весьма высокие компетенции. Работы под руководством доктора технических наук, заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, академика Инженерной Академии СССР Михаила Ароновича Криштала велись с 1980-х годов и продолжают идти под руководством профессоров опорного вуза Михаила Выбойщика, Дмитрия Мерсона и Михаила Криштала, ректора ТГУ.
Исследование проведено при грантовой поддержке Российского научного фонда. Эксперимент описан в статье, опубликованной в высокорейтинговом научном журнале Materials Science and Engineering: A (входит в перечень Q1).
Контактное лицо: Мишина Ирина Александровна
Компания: Тольяттинский государственный университет
Добавлен: 15:31, 06.08.2021
Количество просмотров: 750
Страна: Россия
| Студенты Алтайского ГАУ побывали на научном семинаре в АКУНБ им. В.Я. Шишкова, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 22:10, 21.04.2026, Россия721 |
| Студенты 3 курса Инженерного факультета Алтайского государственного аграрного университета под руководством к.с.-х.н., доцента кафедры механизации производства и переработки сельскохозяйственной продукции Сергея Бузоверова посетили Алтайскую краевую универсальную научную библиотеку имени В.Я. Шишкова. |
| Диктант Победы напишут в Хакасском госуниверситете, ХГУ им. Н.Ф. Катанова, 22:03, 21.04.2026, Россия114 |
| Главный вуз республики в восьмой раз станет офлайн-площадкой международной патриотической акции «Диктант Победы». Вопросы масштабного теста посвящены ключевым событиям Великой Отечественной войны. |
| Мифы и легенды Хакасии принесли студентам ХГУ победу на международном конкурсе, ХГУ им. Н.Ф. Катанова, 00:57, 18.04.2026, Россия432 |
| Студенты института филологии и искусств Хакасского госуниверситета стали победителями и призёрами международного конкурса «Современное состояние и потенциал развития литературного туризма». По итогам творческих состязаний в копилке вуза восемь наград: одно золото, четыре серебра и три бронзы. |
| В Алтайском ГАУ прошел «День Россельхозбанка», ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 00:38, 18.04.2026, Россия203 |
| В Алтайском государственном аграрном университете прошел «День Россельхозбанка» - серия мероприятий, знакомящих с возможностями карьерного роста в банке, и представляющих уникальные продукты РСХБ. |
| Студенты ХГУ возведут макаронные мосты, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 00:33, 18.04.2026, Россия178 |
| Инженерно-технологический институт Хакасского госуниверситета готовится к проведению конкурса-выставки «Макаронный строитель». В нём примут участие студенты-первокурсники строительных направлений и будущие инженеры. |
| Из Абакана в Москву: студенты ХГУ показали силу финансовой грамотности, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 23:59, 17.04.2026, Россия123 |
| Будущие экономисты Андрей Криворотов, Екатерина Чернушич, Анастасия Голубцова и Елизавета Ахпашева из института менеджмента, экономики и агротехнологий Хакасского госуниверситета стали победителями заочного этапа олимпиады по финансовой грамотности, организованной экономическим факультетом МГУ имени М.В. Ломоносова. |
| Команда ХГУ завоевала кубок абаканского студенческого марафона, ХГУ им. Н.Ф. Катанова, 23:20, 14.04.2026, Россия446 |
| В республиканской столице подвели итоги городского студенческого марафона «Зачётка». Победу и переходящий кубок в виде кирпича, как символа допуска к сессии, завоевала команда колледжа педагогического образования, информатики и права Хакасского госуниверситета. |
|
|
