Investigadores se centran en el mecanismo subyacente que provoca que las aleaciones se agrieten al exponerse a entornos ricos en hidrógeno.

19 de julio de 2024

Este artículo ha sido revisado de acuerdo con el proceso editorial y las políticas de Science X. Los editores han resaltado los siguientes atributos al tiempo que garantizan la credibilidad del contenido:

• verificado
• publicación revisada por pares
• fuente confiable
• corregir

por Alyssa Schaechinger, Universidad Texas A&M

Al decidir qué material utilizar para proyectos de infraestructura, a menudo se seleccionan metales por su durabilidad. Sin embargo, si se colocan en un ambiente rico en hidrógeno, como el agua, los metales pueden volverse quebradizos y fallar. Desde mediados del siglo XIX, este fenómeno, conocido como fragilización por hidrógeno, ha desconcertado a los investigadores por su naturaleza impredecible. Ahora, un estudio publicado en Science Advances nos acerca un paso más a predecirlo con confianza.

El trabajo está dirigido por el Dr. Mengying Liu de la Universidad Washington y Lee en colaboración con investigadores de la Universidad Texas A&M. El equipo investigó la formación de grietas en muestras inicialmente impecables y libres de grietas de una aleación a base de níquel (Inconel 725), conocida principalmente por su solidez y resistencia a la corrosión. Actualmente existen varias hipótesis de trabajo que intentan explicar la fragilización del hidrógeno. Los resultados de este estudio muestran que una de las hipótesis más conocidas, la plasticidad localizada mejorada por hidrógeno (HELP), no es aplicable en el caso de esta aleación.

La plasticidad, o deformación irreversible, no es uniforme en todo un material, sino que está localizada en ciertos puntos. HELP plantea la hipótesis de que las grietas se inician en los puntos con mayor plasticidad localizada.

"Hasta donde yo sé, el nuestro es el primer estudio que realmente observa en tiempo real dónde se inician las grietas, y no en lugares de mayor plasticidad localizada", afirmó el coautor, el Dr. Michael J. Demkowicz, profesor de el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad Texas A&M y el Ph.D. tutor. "Nuestro estudio rastrea tanto la plasticidad localizada como los lugares de inicio de grietas en tiempo real".

El seguimiento del inicio del crack en tiempo real es crucial. Al examinar una muestra después de que ha aparecido una grieta, el hidrógeno ya se ha escapado del material, por lo que es imposible comprender el mecanismo que provocó el daño.

«El hidrógeno se escapa fácilmente de los metales, por lo que no se puede determinar qué hace para fragilizar un metal examinando muestras después de haberlas analizado. Hay que observar mientras se realizan las pruebas", afirmó Demkowicz.

Este estudio ayuda a sentar las bases para mejores predicciones de la fragilización por hidrógeno. En el futuro, el hidrógeno puede sustituir a los combustibles fósiles como fuente de energía limpia. Si se produce este cambio, toda la infraestructura utilizada actualmente para almacenar y utilizar combustibles fósiles se volvería susceptible a la fragilización del hidrógeno. Predecir la fragilidad es crucial para prevenir fallas inesperadas, haciendo posible una futura economía del hidrógeno.

Los experimentos para este estudio, así como el análisis de datos preliminar, se llevaron a cabo en Texas A&M, y Liu proporcionó análisis de datos adicionales y preparación de manuscritos en Washington y Lee. Este artículo es coautor de Liu, Demkowicz y el estudiante de doctorado de Texas A&M, Lai Jiang.

Más información: Mengying Liu et al, Papel del deslizamiento en la iniciación de grietas asistida por hidrógeno en la aleación 725 a base de Ni, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.ado2118

Información de la revista: Avances científicos

Proporcionado por la Universidad Texas A&M