 |
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: 802
Страна: Россия
| В Хакасии выберут лучший студсовет общежитий Сибири и Дальнего Востока, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 23:08, 21.10.2026, Россия595 |
| Завтра, 22 октября, в ХГУ им. Н.Ф. Катанова стартует межокружной этап всероссийского конкурса на лучший студенческий совет общежития «ОБЩАГА». Проект объединит лидеров студенческого самоуправления Сибири и Дальнего Востока. Программа реализуется при поддержке Росмолодёжи. |
| Горный компас обозначил верное направление для студентов ХГУ, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 22:50, 21.10.2026, Россия93 |
| Команда будущих инженеров горного дела из Хакасского госуниверситета стала участником финала всероссийского чемпионата по 3D-моделированию «Горный компас» в городе Апатиты Мурманской области. В этом году он проводился впервые. |
| В колледже ХГУ пройдёт Единый день открытых дверей, ХГУ им. Н.Ф. Катанова, 22:14, 21.10.2026, Россия162 |
| Завтра, 17 октября, по всей стране в рамках федерального проекта «Профессионалитет» состоится Единый день открытых дверей. В республике традиционно в числе региональных площадок – колледж педагогического образования, информатики и права ХГУ. Он входит в кластер «Педагогика» и распахнёт двери для всех желающих. |
| Участники научного стендапа ХГУ призывают зрителей громко топать и хлопать, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 22:03, 21.10.2026, Россия69 |
| Эти они помогут молодым учёным приблизить победу в научном стендапе. Сегодня, 14 октября, в Хакасском государственном университете им. Н.Ф. Катанова состоится «Научная битва» (16+): молодые исследователи расскажут о теме своей научной работы так, чтобы она стала понятна и интересна человеку, далекому от науки. |
| В Хакасии стартует Региональная молодёжная неделя, ХГУ им. Н.Ф. Катанова, 21:52, 13.10.2026, Россия201 |
| Лейтмотив просветительских встреч – «Укрепление единства российской нации». Торжественное открытие пройдёт сегодня на площадке Хакасского госуниверситета. Организатор тематической недели в республике – Координационный центр вуза. |
| Будущие историки вызволяли похищенную «невесту», участвовали в бунте и битве на мечах, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 21:42, 13.10.2026, Россия107 |
| Студенты института истории и права Хакасского госуниверситета приняли участие в театрализованной экскурсии в музее под открытым небом «Посёлок предков» на территории заповедника «Хакасский». Программа началась в реконструированном жилище таштыкской культуры, затем группа прошла к дому тагарской культуры, где по сценарию разыграли похищение невесты. |
| Хакасию на медиаинтенсиве «Твой Ход × ШУМ» представила студентка ХГУ, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 20:22, 07.10.2026, Россия707 |
| Около ста представителей региональных команд из 40 субъектов страны объединила Президентская платформа «Россия – страна возможностей». В числе участников образовательной программы – студентка института естественных наук и математики Хакасского госуниверситета Елена Мясникова. |
| Лучшим специалистом по охране труда в Сибири стала преподаватель ХГУ, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 19:35, 07.10.2026, Россия221 |
| Специалист по охране труда в ООО «Восточно-Бейский разрез», преподаватель Хакасского госуниверситета Наталья Платова достойно представила республику на Межрегиональном конкурсе в Томске. Она признана серебряным призёром в номинации «Лучший специалист по охране труда Сибири организаций производственной сферы». |
|
|
