一種高鋁奧氏體不銹鋼對于氫的應(yīng)用的發(fā)展過程

一種高鋁奧氏體不銹鋼對于氫的應(yīng)用的發(fā)展過程文章信息：文章歷史：2023年11月5日收到2023年2月11日收到修改稿2023年2月25日接收2023年4月4日可在線共享2023年版權(quán),氫能源出版物、LLC。由愛思唯爾出版出版，所有解釋權(quán)歸我方所有。摘要：一種新型高鋁奧氏體不銹鋼已經(jīng)在實驗室中產(chǎn)生，其目的是發(fā)展一種對于氫環(huán)境脆化有高抵制力的精密合金化材料。氫環(huán)境脆化的磁化率是通過純氫氣的壓力為40MPa、溫度為-50℃的慢應(yīng)變速率的拉伸測試來評估的。在這種條件下,屈服強度、抗拉強度和斷裂伸長在與空氣中的同伴測試相比不受氫的影響。此外,在高壓和低溫的氫環(huán)境中，非常高的氫的延展性表現(xiàn)為70%的斷面收縮率。合金的精益程度反映在材料的無鉬特點和鎳含量為8.0%。關(guān)于合金的概念,高碳、高錳、高鋁含量的結(jié)合使合金在抵抗應(yīng)變馬氏體的形成上有一個極高的穩(wěn)定性。這方面可以通過現(xiàn)場磁測量和其它x射線衍射研究。這種新型合金性能總指標(biāo)可以參考已經(jīng)在生產(chǎn)的304L和316L奧氏體不銹鋼。保持完全奧氏體結(jié)構(gòu)的性能已經(jīng)在拉伸試驗被確定為氫環(huán)境脆化的一個關(guān)鍵因素。關(guān)鍵詞：高鋁奧氏體不銹鋼，氫環(huán)境，脆化，奧氏體穩(wěn)定性，形變誘發(fā)馬氏體，合金發(fā)展1.前言屯在移動和固妹定應(yīng)用領(lǐng)域返使用氫發(fā)電戚通常被認為逐是一個非常擋有前途的替伍代可再生能滅源和無碳能體源之一。然課而,開發(fā)的劉氫能源受保碌證氫安全操精作的一些材臨料高成本的討限制。在這雕方面,大多均數(shù)金屬材料梅受到他們機傻械性能和接掉觸任何氫源雕延性的惡化溪，這種現(xiàn)象烈被稱為氫脆淹[1]。因退此,當(dāng)前氫憤的應(yīng)用利用浸高合金奧氏界體不銹鋼,斑如符合美國狗鋼鐵協(xié)會的泊316和3摟10,它們少都表現(xiàn)出較遞高的抗氫脆終能力[2-低7]。然而鳳,由于其具詞有高鎳和高紙鉬含量，這暖些合金需要柏一個成本高咳的解決方案當(dāng)。因此,具盲有相同屬性判但還可降低豐相關(guān)成本的位新型鋼是需齊要的。這種搶材料可以在霞全球范圍內(nèi)華支持可持續(xù)狂氫能源發(fā)展仔,這將要求欣巨大的氫生蒸產(chǎn)、存儲、砍分配、和最基終用途的基揀礎(chǔ)設(shè)施。塊幾十年來，稀相對于其他蛇金屬材料[粥8-10]件，對氫的應(yīng)免用的奧氏體喂不銹鋼由于韻其更高的性灶能，其利用克已經(jīng)獲得了希重大的關(guān)注屠。更具體地精，如果對易動感性的氫環(huán)幼境脆化（H遣EE）進行踏評估，前面博文獻與本文級都認為穩(wěn)定衛(wèi)奧氏體不銹暫鋼對HEE表[2,3胸,5]表現(xiàn)棵更高的阻抗宗。在此上下珍文中，術(shù)語族“侄穩(wěn)定疾”幻指的是避免倍了在一給定充溫度下所施純加的應(yīng)變下肅和濁馬氏體形成座的性能。而執(zhí)馬氏體在H船EE[11亦,12]中段扮演一個小扔角色，一個龜馬氏體的形設(shè)成總是被不候利影響伴隨籃著。特別是棟，遇到接受受應(yīng)變誘導(dǎo)載-馬氏體轉(zhuǎn)己變[2-5想，13-1病5]更高府的傾向，就狹有較高的塑撐性損失。幾販個研究都集屠中在通過改某變間隙和置焰換元素[6振,18-2述0]的含量趨來增加奧氏霧體不銹鋼的行穩(wěn)定性。這界些研究表明緣，增加奧氏呆體的穩(wěn)定性扯已在氫氣環(huán)坦境中對材料著的塑性回應(yīng)百產(chǎn)生有利的粗影響。這不較僅可以解釋后減輕形成的犁應(yīng)變誘發(fā)躺馬氏體的方喬位，而且還石對奧氏體的帥穩(wěn)定性和材筍料相應(yīng)的堆藏垛層錯能（斯SFE）的須關(guān)系進行了助解釋。特別鋪是，通過十舉字滑移機制嘗代替平面滑孤移機制（是聞由低SFE粒值[19,抖21-23插]推動）。榆，越來越多揀的SFE將奔有利于更均撫勻的變形。需以降低成本淋結(jié)合到對H誦EE高阻性深的需要已促只使最小所需鋸的鎳含量的唇鑒定。特別冰是在修飾的約AISI型脊316不銹話鋼中。根據(jù)蜓不同的試驗鏈條件[19震,20,2徑4,25]呆，發(fā)現(xiàn)其最俊低值在11兼.5和13逃％（重量）糖之間的，它蟲的有關(guān)成本錯效益仍然過串高。除了盡則量減少AI降SI型31李6奧氏體不都銹鋼中的鎳吹含量的這種稼策略，在關(guān)掏于精益合金聽和HEE-睛耐熱鋼的文夢獻中遇到的板問題解決策泰略并不是很舊多。在這方辜面最早的貢息獻之一由L撲outha踏n和卡斯基曠于1976坦年發(fā)表[8弊]。他們提法出了一個2危1Cr-6橋Ni-9缺Mn不銹鋼歪，商業(yè)上稱窮為NITR周ONIC辛40，它姜可以作為一乘個氫的應(yīng)用看可能的候選美。然而，相罰同的工作報艇告中的熱預(yù)抬充電試樣在季空氣中在室豈溫下的拉伸割試驗之后，渡約50％的便延展性相應(yīng)場的降低。在仍1982年破West和貧Louth怪an[27寶]出版了這弱種合金的更餓詳細的表征棍，其中通過旬在室溫下，母以-505省℃誼,釣5.5*1節(jié)0咽-5遇s貧-1憐應(yīng)變速率的另拉伸試驗的查方法，在熱程預(yù)充電和未窮充電的狀態(tài)砌下得到19旦不同的制造慘路線。不帶辯電荷的試樣懼在120M憐Pa氫氣退油火條件下的連拉伸試驗，平根據(jù)面積的笛減小值，導(dǎo)糟致約30％泛的延展性的畏損失。作者?？偨Y(jié)出金“攀這個奧氏體跳不銹鋼是在征晶界、滑帶隔和其他接口他容易致開裂集”滅[27]。載最近由Ni系bur等進牽行的一個關(guān)捏于彈塑性斷淋裂力學(xué)的研董究21-6兔-9中展現(xiàn)聚出了顯著減孩少的裂韌性賤和熱預(yù)充電怖標(biāo)本[28瘡]耐龜裂增曠長性。正如塔作者詳細的泡研究討論，宏高濃度的氫烏可以修改2咽1-6-9跪不銹鋼的斷燥裂機制。此諷外，考慮到片由于沒有應(yīng)趟變誘發(fā)馬氏港體相變，氫站輔助的斷裂塊可通過促進逝變形[28期,29]的擇局部化的變病形機制手段熊解釋。斧Louth部an和Ca孕skey文宰獻[8]也沃介紹了另一濱種氫應(yīng)用候漲選的合金是納22Cr-從13Ni-夕5Mn鋼。拿這種材料具諸有非常矚目終的特性，因拌為它結(jié)合了下對阻止誘變血馬氏體的形雖成的高穩(wěn)定凈性、由于施部氮高強度和線在氫預(yù)充電巧狀態(tài)[30構(gòu)]高的斷裂傅韌性的高穩(wěn)嫌定性。這種供合金的氫應(yīng)塔用的唯一的燈缺點可能是蝶由較高的鎳稻含量帶來的須成本限制。喚在這種情況理下，在-5帆0菌℃寬進行的10棍MPa的氫品氣氣氛慢應(yīng)租變速率拉伸荒試驗[31痰]證明由錳潔換鎳和氮素乘添加是不成副功的。具體洲地，盡管轉(zhuǎn)寺化成應(yīng)變誘話導(dǎo)巷馬氏體材料皂的比例可以旨忽略，但是仁該材料的延乒性反應(yīng)嚴(yán)重王減少。這種休脆性行為主僑要是由于氮鼠在促進短程仇有序的作用姑和因此產(chǎn)生斃的較高平面飯滑移變形[蓋31-34噴]中的程度忙。性本研究的目值的是設(shè)計一惜個精益合金噸和HEE性硬奧氏體不銹叼鋼作為在室童溫和零度以燃下且高壓下血氫應(yīng)用的潛約在候選者。輸這種新型合瞎金通過高壓負氫氣慢應(yīng)變紫速率拉伸試?yán)垓灧椒ń?jīng)驗思開發(fā)并且合忘格。已經(jīng)知遲道HEE敏浙感性的溫度欄和應(yīng)變速率破(5、1六3、25，罰35-39體)的依賴性莖,開發(fā)材料辜和參考合金現(xiàn)(304厭L、316火L)可以吹在-50饑℃扁，呼5.5*1偷0找-5分s推-1旦和壩40MP目a的純氫氣酒進行測試,房這是對HE虹E的最大敏報感性的條件導(dǎo)。掏2.試驗牢情況賀2.1合琴金化概念瞞關(guān)套于新型材料敘作出的第一趟個步驟是采赴用精益合金刷化的奧氏體橡不銹鋼的標(biāo)叼稱成分，例打如：AIS史I304型喊，這是開發(fā)秋合金的基礎(chǔ)姨。該步驟依料賴于奧氏體速不銹鋼比鐵德素體鋼[4病,6,8-式10]表現(xiàn)都得對氫脆更課高的抵抗力榴的總趨勢。態(tài)以下三個不線同的方面被剪認為是合金順化概念的里求程碑：a）姓充分的熱力伐學(xué)穩(wěn)定性，蝴在工業(yè)溶解似的退火溫度傘下確保完全宮奧氏體相，誠b）姜足以抵抗應(yīng)棕變誘導(dǎo)睡-奧氏體形姑成的穩(wěn)定性黎，以及c）雹相對較高的栽SFE。一芽個淬火后奧任氏體組織要班求在標(biāo)準(zhǔn)退宵火溫度下提付供一個廣泛這的奧氏體相漁場,這也可蹦以通過工業(yè)療加工。第二扁步是避免應(yīng)革變馬氏體轉(zhuǎn)愚變，這被認浪為是在合金席開發(fā)過程一偉個強制性的粘一步。眾所耐周知,一個遮完全穩(wěn)定的嫌材料并不能紙保證對HE蹦E的高阻抗劉[15，3呀1，40]腦,但是在漸亞穩(wěn)合金[舅5，13-握15，26尿]中，對H疲EE無抵抗碗力也是可能脈的。第三方生面,具有相蹦對較高的S蘇FE是增加陳合金的穩(wěn)定厲性的必要特叫性。具體地意說,通過抑娛制平面滑動爐[19,2神2,28，詳41]，高構(gòu)SFE預(yù)計纖將引起更多喇的均勻變形慕。由于這個始原因,進行論均勻變形的猾可能性是在承氫輔斷裂中粘抵消氫的影熔響的一個至倉關(guān)重要的因禁素,它包括遺變形的局部潔化[29，極36，42澇-46]。形在這項工作鄙中，并且為包了滿足上述嘆要求，與其渠相關(guān)五個元蜘素被確定為劈所述合金的軌主要組成部判分，即：碳厘，錳，鉻，拆鎳和鋁。然惕后，用滿足攀熱力學(xué)計算綁的方法（相呆圖計算方法投[47-4蘇9]）定義頃表1中關(guān)鍵椅成分。分別獨元素錳、鎳耗、鋁的添加扛把新的合金根被確定為判“常10-8-邊2.5孝”腦。費輝.合金丈元素的作用映從表1中可齊以看出，1染0-8-2統(tǒng).5鋼是一痰種高碳合金顫鋼。其目的蛙是最大限度持地提高碳含怠量，因為它絲對在第2.始1節(jié)中提到鋸的三個方面挑有利。即，毒它不僅奧氏闊體在固溶退域火溫度[5中0]的熱力睡學(xué)穩(wěn)定性，妙而且增加了耗對爛形成的機械菌穩(wěn)定性。從鐵在MD30動溫度表達公歐式（1）中厭碳的貢獻則芽可以推導(dǎo)出李最后一個方濟面。這個公塘式可以估算循出使50％茶的奧氏體轉(zhuǎn)招變轉(zhuǎn)變?yōu)轳R祖氏體[51綢]產(chǎn)生30頓％的真實應(yīng)該變時的溫度雜。因此，M躍D30溫度恒值越低，應(yīng)柿變誘導(dǎo)相變激成堅的合金越穩(wěn)房定。另外，尸添加碳也可厲以增加的材腰料[52,箏53]的超貝臨界流體萃麗取。在鉻的龜合金化的情混況下，增加球其含量會增濁強對抗剛（公式（1否））形成的握穩(wěn)定性，但影同時也將降鹿低鋼[5暈0]的SF測E和熱力學(xué)但穩(wěn)定性的肅fcc范圍跌。因此，鉻染對奧氏體不括銹鋼的SF影E產(chǎn)生了一枝個很大的不財利影響[樓52,54遭]。因妖此，其含量借降低到重量擦“匆允許的最小域”膊水平13％斧。這個量在東這里不進行叮評估，它應(yīng)痕與足夠的耐嬸腐蝕性和在香溶解退火溫踩度下潤“昌最小糧”忘鐵素體穩(wěn)定錫化的作用結(jié)子合。作為合欄金元素的的杰使用以增加虹材料的超臨拉界流體萃取聞的目標(biāo)基礎(chǔ)賀。鋁是在此請性能方面有爺強大而積極遺的影響[5仙5,56]丟。錳的合金徐化有兩個積撿極的貢獻：煉首先，它提訪供了在固溶籮退火溫度[市50]下面逝心立方相的筋熱力學(xué)穩(wěn)定互性，其次，告它增加了合楊金抵抗馬氏啟體轉(zhuǎn)變（公批式（1））管的穩(wěn)定性。計然而，加入箏的錳也有消叫極的方面：潛它降低了在枝奧氏體不銹洗鋼[52,永54]的S鎮(zhèn)FE。因此闊，更重要的飽是由于錳在出形成和面心村立方相的熱袋力學(xué)穩(wěn)定性結(jié)的影響。因截此，10甜%的錳添加并到鐵素體的筍穩(wěn)定化效果和相當(dāng)于鉻和評鋁的添加到宵鐵素體的穩(wěn)箏定化效果。純最后，考慮幣到成本效率徒，鎳含量要菌保持在AI參SI型3飾04L不銹富鋼，即8屢％（重量）摸的水平，并薦且合金化處唯理沒有鉬。斤即，提供的田熱力學(xué)穩(wěn)定背性[50質(zhì)]，旺的形成（公宗式（1））樹的機械穩(wěn)定甚性，并提高燦了SFE狐[52,5慌3,57]豆?；?.2.馳合金的生產(chǎn)峰和測試憐蜘.生產(chǎn)彼合縱金10-8騾-2.5是疫在實驗室中易用真空感應(yīng)物爐冶煉鑄錠唉產(chǎn)生的。3孕公斤的重量坑和直徑50紅毫米鑄坯預(yù)繩加工到42盾毫米，再經(jīng)嶼過幾次熱加潑工到最終直晶徑16毫米降，隨后水淬引。在文獻[繩58]中，塞長度30毫霞米和直徑5乞mm的六個納拉伸試樣通洗過濕法車削傳方法從鍛造培棒材中心被嫂加工出來。廳隨后，把試辯樣在工業(yè)真候空爐在10撤50帥℃典熱處理30鍛分鐘，，其攻次是在20駕0kPa株壓力的氬氣植中淬火。最否后一步是要杜在氫氣[5駝8]測試期句間對材料的靈性能的避免雀車削操作不元良的影響。括經(jīng)過熱處理市后，把合金攔10-8-越2.5兩個率拉伸試樣上列，手工拋光游到1微米，村減少幾何變意形。所有四荒個試樣（2既個研磨拋光短和2無研磨韻拋光）進行腳氫試驗，其隆余兩個作為配參考在空氣喘氣氛中進行輔。柿參考材料是娘奧氏體不銹膊鋼AISI殼304L型擾和316L行的德意志E矩DELST悄AHLWE貨RKE（D須EW，德國脖）提供的半歇成品。拉伸致試樣被加工肅成一個直徑撲30毫米的也棒料中心，硬并且以相同國批次的合金產(chǎn)10-8-臨2.5的試炸樣進行熱處永理。表1為完參考材料拉飽伸試樣化學(xué)拜成分的測量沃結(jié)果。在這寶三個研究的貴合金在上述粗的生產(chǎn)路線隆引起了亭的平均晶粒催尺寸（AS舌TM粒度號洲G前?茄6.0）。鉆垂.測試住三種材料在俘-50蘋℃低在空氣和純式氫氣（傍99.99裁99％H鑒2衛(wèi)）下進行了裁拉伸試驗。此空氣中的試擇樣在環(huán)境壓支力下測試，桑在測試的試裙樣壓力40遠MPa。在販氫氣氣氛中挖測試，將容育器在1MP慨a(chǎn)下用純氮掏氣清洗三次配。其次用純流氫氣在1M慈Pa連續(xù)8個清洗，然披后將容器填妹充至試驗壓賢力。此程序泡可確保安全頑性和氣體純盛度。根據(jù)A徒STMG蠻129標(biāo)準(zhǔn)哭[39]，奧在空氣和氫錘氣的測試中堵，使用滿5.5*任10考-5茄s店-1歐的初始應(yīng)變懼率。在氫試拼驗的情況下久，使用在所禁有情況下的價內(nèi)部載荷傳濤感器測得負笑載。在空氣厚/氫氣環(huán)境余下使用卡規(guī)滅/伸長測量串計，以確保霞的0.2％號彈性極限應(yīng)爸力?？蓽y得丸的性能有屈任服強度（R應(yīng)p0.2）寨，極限抗它拉強度（R返m）和延伸帖到破裂（A聞）。此外，速用數(shù)碼卡尺枕測量試樣的傻初始和最終愉直徑的縮頸科圍可得到（魯Z）中的減童少值。這個甜Z的參數(shù)是映金屬材料對禾HEE的易劇感性的一個展非常敏感的手測量[5,靜15,21爺]。肅2.3.乳特性描述數(shù)蠶.顯微結(jié)帶構(gòu)和斷裂面翠在拉伸試樣襖螺紋部分的工縱切面用金戰(zhàn)剛石研磨膏罩研磨和拋光鞋到1毫米，誠進行金相準(zhǔn)局備。然后用幸V2A溶液竹（100m素lH梁2戒O，加入1鉛00ml荷HCl，將濃10ml晝HNO僚3響），以顯示促樣品的微觀挽結(jié)構(gòu)。通過塵光學(xué)顯微鏡氣觀察蝕刻的嘗樣品，而用洗LEO15甜30-VP偏掃描電子顯秋微鏡（SE唱M）的裝置敢通過能量色用散X射線譜退（EDS）干，把拋光條活件下的樣品痕用于非金屬詞夾雜物的鑒壽定。參用VHX-漏600D數(shù)壁字式顯微鏡帳（Keye拉nceG揚mbH，德第國）可以得諒到在宏觀尺歐度上斷裂面疲和頸縮區(qū)域遵的初始表征蠟。數(shù)字圖像銹是采用RZ扛-20透鏡歪和一個50幕倍的倍率光象濾波器，在淺所試驗的條冊件下得到的床.在獲得斷價裂的宏觀圖作像后，將斷繡裂面經(jīng)由二破次電子與S披EM對比研適究。援北.奧氏體穩(wěn)泊定性羽隨后就地使窯用FERI糞TSCOP旋EMP30鉛設(shè)備（He平lmut舟Fisch堡erGm童bH，德國直）磁感應(yīng)法老得到拉伸試旱驗過程中馬糕氏體的形成科。由于前期秋的研究已經(jīng)巡表明，負載萍狀態(tài)影響了晚材料的磁性叉反應(yīng)。，在賭-50狡℃改空氣氛圍下佩進行這種類憂型的測量。員使用1.7腥的修正系數(shù)創(chuàng)[59]把央表示鐵素體奸等效物的儀香器讀數(shù)轉(zhuǎn)換臨成未馬氏體的質(zhì)渣量分?jǐn)?shù)。弟對空氣和氫鴿氣的測試樣規(guī)品的剩余部國分通過X射杜線衍射（X污RD）裝置務(wù)進行主體材臭料中形變誘欄發(fā)馬氏體的狡形成的第二棄個測定。縱樂向切片金相榨制備出前標(biāo)斧距長度。然諸后從斷裂面達和距長度的嫩開頭之間中原間點使用X輩PERT-真MPD衍射蔽儀在（扭62足o-言165極o音）2稱θ寶的范圍內(nèi)C良r-K輻射計獲得衍射圖昏案。把所得業(yè)到的圖案與慣由成田等發(fā)盤表的304弊型不銹鋼中潛和昏馬氏體用的案數(shù)據(jù)進行比捏較[60]拉。結(jié)果慎3.1.熱獸力學(xué)穩(wěn)定性插勾喬在表1中合屬金10-8還-2.5的粉計量化學(xué)成落分，用于計梅算相應(yīng)的相冤位圖。其中懂把0364使-5916躺軟件THE味RMOCA期LCS犯[61]在物與熱力學(xué)數(shù)豎據(jù)庫TCF融e6.2必[62]結(jié)叨合使用。所艘得到的圖如淡圖1，其詳中虛線示出刊了相應(yīng)碳的衰等值線?？蓜e以看出，合涉金10-8螞-2.5呈椅現(xiàn)了一種主摸要的鐵素體馬凝固。此外鞋，在碳含量亂和溫度范圍狂的寬奧氏體劉領(lǐng)域表示出吼充分的熱力冊學(xué)穩(wěn)定性。跨從而通過溶粗液退火處理催，接著進行割快速冷卻的光方法可以獲漂得完全奧氏施體組織。特靠別是，可在跟涵蓋了標(biāo)準(zhǔn)憂的工業(yè)實踐姑的責(zé)1050和懇1150致℃蛾范圍之間進量行處理該材浪料。同樣，銷熱力學(xué)計算恢表明，穩(wěn)定阿的氮化鋁（財AlN）已停經(jīng)在熔體中凝形成。因為洗這個階段的倡發(fā)生是由于愉殘留的氮含錢量（總是存牲在于有一定英規(guī)模的實驗竄室生產(chǎn)）瓶，所用的材買料的微觀結(jié)怖構(gòu)與AlN升體積分?jǐn)?shù)有正小的關(guān)系或魂者不相關(guān)。閘3.2.顯洗微組織和力呼學(xué)性能測試梁在測試前，黑由于第2.麻2節(jié)中所描辮述的生產(chǎn)過茶程的一個結(jié)云果，所有的博試樣表現(xiàn)出奪典型的奧氏遺體組織。3繞種合金分別鋒在-含5訊0借℃踏大氣壓力下煌的空氣中和限在40MP項a的氫氣氣削氛中進行拉碰伸測試，如廳在2.2.獎2節(jié)中描述界。圖3中為碗兩種氣壓下畏的示例性的偏拉伸曲線，拔其中從拉伸三曲線的表象低可以推斷所咽研究的材料領(lǐng)中的第一差邊異。觀察到你AISI型掠304L不練銹鋼有一個腫顯著的應(yīng)變物硬化，而3嫁16L和1雄0-8-2亡.5合金呈上現(xiàn)平穩(wěn)和更襲韌性應(yīng)力/失應(yīng)變響應(yīng)。并在這兩種環(huán)丹境中的拉伸恐曲線的比較宏表明，受到榴氫影響的3炊04L鋼的丟拉伸強度和猜斷裂伸長率法嚴(yán)重降低，趨而316L敬和合金10窯-8-2.齊5在空氣和軍氫有相同表市現(xiàn)。此外，煎合金10-時8-2.5牛和所參考的期AISI型渡316L不催銹鋼在氫氣淹氣氛中有非鵲常類似的曲強線。厘與之前的曲蒼線相關(guān)聯(lián)的鼓拉伸性能的艙值和的計算殺一起示于表恢2中，作為刃在相同的條姥件下進行兩上次試驗的平劉均值。還包績括手工打磨焦合金10-非8-2.5墨的試樣的平提均值額外的陶部分。列于而表2的結(jié)果鈔表明，在任鄰何情況下拉證伸試驗中的蘇外部氫氣不場影響屈服強域度。另一方行面顯示31努6L和合金翻10-8-熱2.5對氫策的存在下引參起的拉伸強覽度和斷裂伸咽長率沒有不叔利影響。兩憲種情況下略軌低的唯一的陵參數(shù)是捎斷面野（Z）問收縮率主。在這方面趕，在氣態(tài)氫黨測試的合金炒10-8-腿2.5拋光吵試樣的變量球?qū)τ诿娣e減浩少與低斷裂亭伸長率有改功善。咱膠郵除了面積的削減小的值，裝三種合金的背延展性響應(yīng)渴的直接印象靈從圖4中鑒所示的為測磨試試樣的頸會縮區(qū)域的宏稅觀圖像獲得曉。這一觀察宰舉例證明蕩AISI型紡304L不域銹鋼的宏觀猴脆性行為，手與參考材料量316L和跨新型合金1砍0-8-2張.5的非常辱高的延展性盒。在此放大確倍數(shù)下，在甜合金10-帽8-2.5互斷裂面上能倉夠識別橫向秩裂紋，而在遲316L鋼阻上明顯。另雜一方面，在塔圖5中所描頑繪的合金1怨0-8-2妻.5的拋光閣試樣表明，矩在氫氣氛中瘦沒有斷裂面?zhèn)葯M向裂紋，位而有一個典勝型的杯錐體市斷裂。命來.奧氏體的乘穩(wěn)定性涉通過對三個尺研究合金的大體積測量，損得到奧氏體餅穩(wěn)定性的主合要特征，旨很在檢測鐵磁罩相的存在。盾在-50枯℃失空氣中的拉育伸試驗過程酸中用頭Ferit坑Scope智MP3夸0貸設(shè)備測量鐵分素體等效值銷，然后把它樸改成己馬氏體的質(zhì)檢量百分比（蛛?yún)⒁?.3厲.2節(jié)）。擱圖6為所得浸到的曲線。為如圖所示，隨所有的材料摔從零質(zhì)量比區(qū)、零應(yīng)變開矩始，這意味頭著在拉伸試龜驗開始時是蛛一個完全奧叮氏體結(jié)構(gòu)?？齐S著測試的把進行，立即蘿出現(xiàn)兩種傾賣向：首先，帳AISI箱型304L圍低穩(wěn)定性對潛于工程壓力癢高于10%冰，其次，合槳金316L百和10-8秒-2.5的埋非常穩(wěn)定的匯演化與變形皮。關(guān)于最后好的兩種材料扇時,票的百分比保茫持在接近零軌相應(yīng)的工程促應(yīng)變到45跑％。合金1馳0-8-2狡.5顯示出蛋比316L遍鋼更穩(wěn)定的惜結(jié)構(gòu)，具有承對于最后的舒鐵素體等效熱閱讀的姥馬氏體的1勵.8mas甜s％。教除了磁反應(yīng)付測量，在空訪氣和氫氣中社對試樣的縱挖向面進行了渣X-射線衍克射分析以說角明腐和漢馬氏體的形獻成。如圖7胃中顯示的結(jié)封果給出了筒相和字相的識別，叫而患相沒有任何給顯著的貢獻限。成根據(jù)賊-反射的強恩度，合金3辮04L似乎愈不太穩(wěn)定，熔而在316落L鋼可以在急連續(xù)的雞-反射識別塘-馬氏體的滅存在。圖7踢還示出了合陣金10-8押-2.5是炭三種材料中拍最穩(wěn)定的。睡它具有一個引幾乎完全奧分氏體結(jié)構(gòu)。條此外，X-闖射線衍射分丟析表明，該補測試環(huán)境對引合金316愛L和10-植8-2.5顫中撕馬氏體的形潑成沒有影響板。與此相反呆，304L輛合金在空氣羅氣氛疾的形成對于噴氫更為明顯保。這與在空估氣氣氛中有鑰更高的變形退程度。類似跟地，對于主泳體材料中埋的形成，X單射線衍射圖睜案和磁感應(yīng)些方法之間有檢一個非常好蓄的相關(guān)性。鎮(zhèn)3.3.合觀金316L壓和10-8碎-2.5斷槳口分析常在三個合金高上進行斷口慕分析，是為獵了比較在氫寒氣氣氛中斷杜裂與對應(yīng)空偷氣中的失敗愉。所有的空參氣測試的標(biāo)燈本展出了杯狼錐型的韌窩膨斷裂。由于辭圖4清楚地鮮舉例說明了答三種合金在須空氣中的斷樹裂的類型，設(shè)僅在圖8中窄的測試條件套下才呈現(xiàn)出襪合金10-例8-2.5凈的斷口。該讓圖中示出了部三個區(qū)域的掃二次電子圖隊像，可以根揮據(jù)低放大率葵圖像的左上傻角區(qū)域得出刑。這些區(qū)域胸包括中央的事頸縮區(qū)域（恰1），中間境放射帶（2搬），和外剪暮切唇區(qū)（3河）。該選擇墾與拉伸斷裂子發(fā)生的三個基階段對應(yīng)，南這連續(xù)的三疼個階段是：解在1的中央引裂紋開始和似生長，在2煌中沿剪切面尤增殖，在股區(qū)域中3斷拿裂的終止[河63-65政]。如圖8畏可以看到,門在區(qū)域2，熔淺和等軸的笑凹痕也證明怎了韌性的增糞殖。該凹痕達的開口端朝脅向試樣表面困的事實表明泡，斷裂增殖證從中心向外去側(cè)區(qū)域發(fā)生舊，如圖8勒-3[65光]中的箭頭棋所示。。標(biāo)在與空氣的司情況對比下稿，合金10歇-8-2.害5特征的氫蜜測試試樣把齡故障與外區(qū)箏混合起來，磁在斷裂表面谷的其余部分談顯示出氫輔綿斷裂和論韌窩型境斷裂，如圖判9所示。氫痛氣輔助斷裂脫的區(qū)域確定譜了在3號，柳并且在低倍瘦鏡下顯示斜嚷線圖像更明帖顯。氫影響流的區(qū)域分布激在斷裂表面片的邊界，并泳被彼此分開趣。他們約占味整個表面的具23％。表句面的其余部雁分為役韌窩型科斷裂，但有槽兩種不同的施形態(tài)。而區(qū)摟域2是小而懂淺凹坑的相慢對光滑表面屢，區(qū)域1是跡不平坦的表頂面，且凹部粥具有等軸和弱更深的結(jié)構(gòu)廢?；衷跉渲袇⒖紱_材料的斷口親分析表明，致304L有餡與一些晶界隱破裂（此處氧不列出）類缸似的晶內(nèi)解貞理狀失敗，壞而316L灘鋼與合金1辦0-8-2股.5呈現(xiàn)相登似的斷裂性綱。后者如圖添10所示，售在其中顯微轎鏡照片的圖律3表示氫輔棵助狀斷裂，峽區(qū)域1和2跟表示息韌窩型欠斷裂。氫影伙響區(qū)域?qū)?yīng)蘿約17％的域表面。姜在圖11中聰合金10-殺8-2.5探的試樣得到機了相當(dāng)令人遺印象深刻的蔬斷口分析結(jié)漢果。圖9中觸觀察的的混補合失效模式助完全改變了表三個區(qū)域嫌韌窩型扁斷裂。在氫井氣中的拋光后試樣的失敗惕與在空氣中大（圖8）的炭非常相似，三根本沒有氫述致斷裂跡象拼。此外，外煉部是切變裂盞痕（3）的鎮(zhèn)斷裂面以細嗽長的開放式粥的凹痕為特俯點，這表明奧從中心向試宰樣的外部的敢增殖方向。錘這與在空氣哈中觀察試樣顏的結(jié)果一致特。4.討論蠶穩(wěn)定的奧氏壤體不銹鋼顯益示對HEE絞的高抵抗性丙，而亞穩(wěn)定品鋼呈現(xiàn)對H黃EE[2軍-7，26禮]較差阻力凡。這種相關(guān)斑性已導(dǎo)致在早奧氏體不銹澆鋼中HEE炒在應(yīng)變誘導(dǎo)收馬氏體相變聾中起幾乎全始部的作用。密反過來，應(yīng)蔥變誘導(dǎo)火馬氏體相變寇一般被認為策是材料的標(biāo)旨稱化學(xué)組成萍的重要部分蛛，特別是，屬鎳含量或與葬鎳等效值相道應(yīng)的函數(shù)。銹然而，在奧催氏體不銹鋼竊中HEE的梅問題不能被警減少到一個損標(biāo)稱組成或撞鎳等效值的吵范圍。所有與這些方面必宰須與耐HE列E奧氏體鋼忠的發(fā)展過程冤中應(yīng)變誘導(dǎo)劑馬氏體相變脾的出現(xiàn)一起夾考慮。在這再項工作中，腥該合金的開蓮發(fā)過程是基革于前述方面益的修正值的見三個主要屬蒙性。具體而夾言，把抵抗刺應(yīng)變誘發(fā)刪馬氏體形成貸的非常高穩(wěn)舞定性，和由頸相對高的超漲臨界流體萃蠢取的方法進越行均勻變形罪的可能性相濁結(jié)合，可以愿得到一種奧府氏體組織。緣而新型合金購10-8-疑2.5已頌經(jīng)驗證前兩嬌個要求，無淘論SFE和糾相應(yīng)的變形杰機制的實驗經(jīng)評價都是未麥來研究的一坡部分。對于聽在這項工作著中研究的合遮金，參考材到料304L跑和316L敵定義了對H涌EE的高抵幟抗的邊界條臉件。新型合悶金可以在兩變個邊界條件予之間選擇，賺而在高阻力羽一側(cè)，即它俊以AISI攀316L老型不銹鋼相虧同的方式進捏行。裕在這項工作歲中，研究的鍛合金中主要州和最重要的富差別依賴于種對應(yīng)變誘導(dǎo)透-馬氏體相閱變奧氏體相勺的穩(wěn)定性。艘在測試和表型征過程證明們了304L廊鋼的低穩(wěn)定劇性。在圖3傲所示的拉伸蘆曲線表示的醒是微觀結(jié)構(gòu)轎的變化的第粉一個跡象，應(yīng)其中在兩種蠅氣壓下均觀邀察到強應(yīng)變狡硬化。這些澇值連同圖4柜中概述清楚胸地證明該合姿金對HEE榆的高敏感性閥。通過材料捉[5,13銅,14,1更6,17]長觀察到30月4L鋼的宏穴觀低延展性處在促進氫的葉滲透和流通界中與識馬氏體的影感響有關(guān)。揮與304L組鋼合金對比雪，316L尾和10-8環(huán)-2.5都環(huán)對降馬氏體勞有非常高的偶穩(wěn)定性，并泄且在拉伸強寇度和斷裂伸由長率方面沒案有外部氫的與不利影響。壇這兩種合金沿只有在氫氣碗體環(huán)境（表龍2）斷面收域縮率（Z）軌的影響較小卵。比在Z值窩的區(qū)別更重箏要是圖9和各11中合金際10-8-底2.5在機途械加工和拋瘡光之間試樣學(xué)發(fā)生的失效登模式上的變撕化。這些條悄件有利于氫琴致斷裂以表州面的開裂[拌46]的形廢式出現(xiàn)。只匠要這些表面呢的裂紋增長腳是由外部氫歲輔助，可以雁得到圖9-不3類型的斷吵裂面。由于蛾新合金有一絕個非常高的梁面積減少（喊表2），所聰以隨時間變環(huán)化，在試樣駝的頸部表面冶附近發(fā)生氫緣致斷裂是很律可能的。因輛此，在表面拋引發(fā)氫致斷攪裂和散裝材善料的自然預(yù)游期故障之間窄發(fā)生競爭。仆從圖9中給面出的斷口形壩貌，可以推私測出氫輔助糊區(qū)域（3）判的的發(fā)展集青中在材料整尊體性質(zhì)的某要一點，導(dǎo)致霉斷裂模式的叛變化。念一個類似的哄推理可以應(yīng)工用于如表1號0所示合金紋316L的斥斷口分析。州即，在某些權(quán)位置上的應(yīng)恰力集中高到殿足以允許氫域氣滲透時，施外的部分影拖響氫氣氛，江和散裝材料領(lǐng)能夠掌控的種氫致斷裂的消進展。合金點316L更遞高的清潔度宿（圖2）預(yù)淚計將在材料幻表面應(yīng)力集肥中的減少上指發(fā)揮有益的閘作用。后者擁可以解釋在最受氫影響的刃區(qū)域分別為駝17%和2群3%這種材強料和新型合漆金之間的差少異。批雖然對HE吧E易感性的鉤拋光表面的冒有益效果已病在文獻中報深道[21冰,67]，壇按照簡單的招表面處理不僵能解釋在圖詞11中給出扇了斷口結(jié)果某。在-50盡℃縮在40M展Pa氫氣氛甜中測試的合盈金10-8權(quán)-2.5的喘拋光試樣，韻可以觀察一縮個完全韌窩夠斷裂。此外役，那些在空劃中的測試試促樣與在（圖導(dǎo)8和9）的建氫氣氣氛中輕機械加工的規(guī)樣品相比形蛇狀，尺寸，堡和凹坑的分導(dǎo)布與有更多宮類似。由于仍表面處理，伸在外部氫[疾46]拉伸插試驗中出現(xiàn)析的表面裂紋辦開始和增殖哪將被抑制。餓因此，如果甚避免了表面怨裂紋的產(chǎn)生義，該材料將繡從試樣[6暮3-65]擋中心向外部揀以自然的方凡式變形?？既笐]到這種類渣型的材料[阻16,21釣,58]重慢要的吸收氫秀不能通過擴狡散發(fā)生，材芒料變形和外園部氫氣氛的嘴主要相互作鋤用下是氫原宴子的。在這屬個方案中,欺如果新合金趴通過交叉位紋移容易變形碼，在入口的凱氫原子將分病布在不同的住滑動系統(tǒng)和排變形進行局定部化的風(fēng)險魚會減少。因駝此,如果在合微觀尺度上灣變形的局限媽避免，韌性連宏觀反應(yīng)就飽可以預(yù)期。貴該合金10葬-8-2.扇5的整體性蒙能可主要在挪對應(yīng)變誘發(fā)里馬氏體相變利的穩(wěn)定的基糟礎(chǔ)上理解。漁具體地，圖瘋6和7清楚剃地表明該合斥金相對于參絮考的316責(zé)L具有較高顏的穩(wěn)定性。認然而，除了敬足夠的奧氏鮮體穩(wěn)定性等捷屬性，還需率要其他屬性律才能獲得H棍EE-耐磨滲材料[40恢]。在合金定10-8-足2.5的情塑況下，在塑客性應(yīng)變下發(fā)肺生均勻變形掃的可能性被鐘認為是必要創(chuàng)的額外的屬凈性..往毫無疑問，糊對合金10唐-8-2.妖5的氫氣輔圖助的斷裂進精一步調(diào)查是音必需的。特誠別是，SF藍E的實驗測傅定，變形機重制的完整描盼述，和斷裂釋力學(xué)性質(zhì)主齊要解釋了該既合金中的氫芒的行為。然切而，這種材撤料在40M乏Pa的純氫芝氣和在-5撥0C下的性織能意味著它剖是氫能應(yīng)用腦的一個有希倆望的候選對猛象。結(jié)論除一絲種有著對氫梢環(huán)境脆化（狐HEE）高嶼阻抗力的新框型的精益合慚金化的奧氏歇體鋼在實驗蠢室中可以通喇過實證方法窮手段開發(fā)。秩特別是，高以碳、高錳和勻高鋁含量的沿組合是無鉬搭且含鎳量為犁8.0%材艙料的基礎(chǔ)。院與兩個營利舟的AISI塞型304很L和316嚴(yán)L鋼相比，稅合金對HE嚷E的敏感性醫(yī)是借助于4圍0MPa純殃氫氣環(huán)境和祥-40排℃基的慢速率拉狠伸試驗為評總價標(biāo)準(zhǔn)的。拴在這些條件蘇下，新型合氏金表現(xiàn)出與鑒316L的耽參考材料等針效的對HE貴E的高抗性帆。這是主要變是，該新型割合金的整體敲性能，可以火在對應(yīng)變誘陪發(fā)馬氏體的臂形成非常高軍的穩(wěn)定性的販基礎(chǔ)上理解宣。此外，在禿氫氣環(huán)境中困材料的高延工展性表明了貍在塑性應(yīng)變惜下發(fā)生均勻椅變形的一定全能力。在氫蠶氣氣氛中的慰新型合金的炊性能意味著辦它是氫能應(yīng)源用的一個有妥希望的候選愉對象。最后夠，通過考慮妻鉬的不存在沒和與鋼31勻6L相比超呈過4%鎳含摟量的減少量勁，合金附加燕費預(yù)計將顯鄙著降低，從嬌而表現(xiàn)出一跌種構(gòu)件在氫浩環(huán)境中運行溝的成本效益廟。鳴謝：敏作者非常感敞謝以合同號堆03278腿02D為根均據(jù)the慕Bunde乳smini次steri離umfu寧¨樓rWir脆tscha賺ftun壁dTec缸hnolo枝gie(B常MWi)的盯財政支持。預(yù)這些在氫環(huán)窯境的拉伸試撕驗是在煌“愚焊接研究所捐”絨（TWI，拜劍橋，英國汁）中進行的附。參考文獻：觸[1]B至irnba打umHK玉.Hyd刊rogen曬embr飄ittle司ment.糾Ency賄clope生diao宰f悄Mater塔ials:貧Scie朗ncea乎ndTe烏chnol熔ogy2努001:3穴887e9獅.過[2]E拒lieze盤rD,統(tǒng)Chakr蒙apan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