刘佳敏

(东北大学材料科学与工程学院，辽宁 沈阳 110819)

一直以来，可扩散氢是导致金属脆化和焊接冷裂纹产生的主要因素之一，氢对金属结构性质的降解被称为氢脆，是一个待解决的典型得科学问题，也是一个很重要技术相关性问题。金属随着强度的提高氢致延迟断裂敏感性变得明显[1]，这是因为氢原子进入材料内部在晶格缺陷处造成局部大应力，使得裂纹形成，在持续受到应力时，会造成材料内部的氢重新分布，这些氢聚集在裂缝尖端，使得裂缝更易于生长最终导致氢脆。金属中的氢原子主要来源于空气和化学液计，氢气以气态形式进入到金属的裂缝、空隙或者气泡中，也有可能以氢原子的形式与金属原子或者第二相之间发生化学反应形成氢化物而滞留。金属中影响氢加热时候的释放行为的氢捕获位点称之为氢陷阱，扩散氢可能被捕获在位错[2-4]、晶界[5-6]、空位[7]或颗粒基体界面[3, 8-9]等氢陷阱位置，如果材料中还存在其他相时，氢原子也可能偏聚在母相和第二相的接触的界面位置。当氢原子被捕获时，若想逃离该位置需要克服此捕获位点的活化能才能离开，根据每种位置活化能的大小，可以将捕集位置分为可逆捕获位点和不可逆捕获位点，晶界、差排、微孔洞等都属于可逆捕获位置，高角度晶界、空位、碳化物等介面等都属于不可逆捕获位置[10]。氢陷阱能够降低可扩散氢浓度，从而影响氢扩散系数和溶解度[11]。有人认为，金属中析出碳化物和氮化物等第二相颗粒可以作为氢陷阱有效地捕获氢减少金属中的可扩散氢，从而降低金属对氢脆的敏感性[12]。……