Les chercheurs se concentrent sur le mécanisme sous-jacent qui provoque la fissuration des alliages lorsqu'ils sont exposés à des environnements riches en hydrogène

19 juillet 2024

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par Alyssa Schaechinger, Texas A&M University

Au moment de décider quel matériau utiliser pour les projets d’infrastructure, les métaux sont souvent sélectionnés pour leur durabilité. Cependant, s’ils sont placés dans un environnement riche en hydrogène, comme l’eau, les métaux peuvent devenir cassants et se briser. Depuis le milieu du XIXe siècle, ce phénomène, connu sous le nom de fragilisation par l’hydrogène, a intrigué les chercheurs par son caractère imprévisible. Aujourd’hui, une étude publiée dans Science Advances nous rapproche de la possibilité de le prédire avec confiance.

Les travaux sont dirigés par le Dr Mengying Liu de l'Université de Washington et Lee en collaboration avec des chercheurs de l'Université Texas A&M. L'équipe a étudié la formation de fissures dans des échantillons initialement impeccables et sans fissures d'un alliage à base de nickel (Inconel 725), principalement connu pour sa solidité et sa résistance à la corrosion. Il existe actuellement plusieurs hypothèses de travail qui tentent d'expliquer la fragilisation par l'hydrogène. Les résultats de cette étude montrent que l’une des hypothèses les plus connues – la plasticité localisée améliorée par l’hydrogène (HELP) – n’est pas applicable dans le cas de cet alliage.

La plasticité, ou déformation irréversible, n’est pas uniforme dans tout un matériau, mais est plutôt localisée en certains points. HELP émet l’hypothèse que les fissures s’initient aux points présentant la plasticité localisée la plus élevée.

"Pour autant que je sache, notre étude est la première à examiner en temps réel l'endroit où les fissures commencent et non aux endroits de plasticité localisée la plus élevée", a déclaré le co-auteur, le Dr Michael J. Demkowicz, professeur à le Département de science et d'ingénierie des matériaux de la Texas A&M University et le doctorat de Liu. conseiller. «Notre étude suit à la fois la plasticité localisée et les emplacements d'initiation des fissures en temps réel.»

Le suivi de l’initiation des fissures en temps réel est crucial. Lors de l’examen d’un échantillon après l’apparition d’une fissure, l’hydrogène s’est déjà échappé du matériau, rendant impossible la compréhension du mécanisme qui a conduit à l’endommagement.

«L'hydrogène s'échappe facilement des métaux, vous ne pouvez donc pas comprendre ce qu'il fait pour fragiliser un métal en examinant des échantillons après qu'ils ont été testés.» Vous devez regarder pendant que vous testez", a déclaré Demkowicz.

Cette étude contribue à jeter les bases d’une meilleure prédiction de la fragilisation par l’hydrogène. À l’avenir, l’hydrogène pourrait remplacer les combustibles fossiles en tant que source d’énergie propre. Si ce changement se produisait, toutes les infrastructures actuellement utilisées pour stocker et utiliser les combustibles fossiles deviendraient vulnérables à la fragilisation par l’hydrogène. Prédire la fragilisation est crucial pour prévenir les pannes inattendues et rendre possible une future économie de l’hydrogène.

Les expériences de cette étude, ainsi que l'analyse préliminaire des données, ont été menées au Texas A&M, Liu fournissant une analyse plus approfondie des données et la préparation du manuscrit à Washington et Lee. Cet article est co-écrit par Liu, Demkowicz et Lai Jiang, doctorant au Texas A&M.

Plus d'informations : Mengying Liu et al, Rôle du glissement dans l'initiation de fissures assistée par l'hydrogène dans l'alliage à base de Ni 725, Science Advances (2024). DOI : 10.1126/sciadv.ado2118

Informations sur la revue : Avancées scientifiques

Fourni par l'Université Texas A&M