鋁合金平面長“痘痘”的緣由 剖析

科技日報訊（記者史俊斌）當“恬靜 ”的鋁合金碰見 “頑皮”的氫原子，為什么 “肌膚”輪廓會冒出“痘痘”？這個存在跨越 50年的謎團，已被西安交通年夜 學(xué)金屬材料強度國度 重點嘗試室微納標準 材料行動 研究中間 科研人員破解，其功效 揭曉在最新出書 的世界聞名期刊《天然 》上。

“宇宙中氫的質(zhì)量分數(shù)在70％以上，人類造的任何遨游飛翔 器在太空航行時都必需 斟酌 氫對材料機能 的影響，這項發(fā)現(xiàn)對許多 與氫有關(guān)的未解之謎都有側(cè)重 要的啟迪 。”西安交年夜 微納中間 主任單智偉傳授 告知 科技日報記者，“好比 半導(dǎo)體芯片中的導(dǎo)線基底界面劣化、電廠的汽輪機葉片的氧化皮脫落、核電站中豐年 夜 量的質(zhì)子輻射情況 和 高溫水汽情況 等等。”

科研人員發(fā)現(xiàn)，對 “纖瘦”的氫原子而言，剛玉中的原子間隙如斯 之年夜 ，它們可以在此中往來來往 自若 。氫原子的隨性“游走”會損壞 金屬鋁和剛玉之間“手拉手”的慎密 聯(lián)系，從而使一部份 鋁原子“重獲自由”。這些鋁原子也會在氧化物和金屬鋁的界面上自由活動 ，并在金屬鋁的一側(cè)構(gòu)成 許多 細小 的坑。跟著 坑的不竭終年 夜 ，氫原子具有 足夠的空間從新 連系 構(gòu)成 氫份子 并對氧化膜發(fā)生 壓力。當坑的直徑年夜 到某一臨界尺寸時，氧化膜就會被撐得發(fā)生 塑性變形，并向外鼓出構(gòu)成 氣泡。而氣泡密度足夠年夜 時，氧化膜護衛(wèi)層便會脫落，終究 致使 材料掉 效。這是在石化、海洋、核、航空航天及半導(dǎo)體等工業(yè)里常見的金屬材料掉 效緣由 之一，此前人類對其原子標準 的機理一向 不甚清楚明了 。傳統(tǒng)的輪廓鼓泡理論只能詮釋氣泡的發(fā)展 ，對 氣泡的形核則缺少 理論及嘗試證據(jù)。

西安交通年夜 學(xué)的這一研究發(fā)現(xiàn)彌補 了氫致界面掉 效現(xiàn)象發(fā)源 的嘗試和理論空白，有助于人們找到避免 氫致界面掉 效的方式 ，提高材料在含氫情況 中的服役壽命。此項研究工作獲得 國度 天然 科學(xué)基金、973項目及111項目標 幫助 。