CC BY
8Конструкционные материалы Structural materials
О МИКРОМЕХАНИЗМАХ ВОДОРОДНОГО ПЛАСТИФИЦИРОВАНИЯ И ОХРУПЧИВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, В СВЯЗИ С ПРОБЛЕМАМИ БЕЗОПАСНОСТИ И СТАНДАРТИЗАЦИИ
Ю. С. Нечаев, Г. А. Филиппов, А. Л. Гусев1, Т. Н. Везироглу2
Российский научный центр ФГУП «ЦНИИчермет» им. И. П. Бардина ул. 2-ая Баумановская, 9/23, Москва, 105005, Россия
1 Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский
институт экспериментальной физики пр. Мира, 37, Саров, Нижегородская обл., 607183, Россия
2 Исследовательский институт (экологически) чистой энергетики Университет Майями, Корал Гэблес, Флорида 33124, США
Как сформулировано в трудах [1] конференции по фундаментальным основам производства, хранения и использования водорода (в разделе «Безопасность водородной экономики»), прово-денной в 2003 г. Министерством энергетики США, коррозия и водородное охрупчивание металлических материалов тесно связаны с определенными элементами их микроструктуры, и в частности, с сегрегационными и диффузионными процессами, протекающими на внутренних структурно-фазовых поверхностях (границах) раздела и ассоциированных дефектах дислокационного типа; микромеханизмы таких процессов мало изучены. Как также отмечается в [1] (в разделе «Потенциальные воздействия»), фундаментальные знания о природе водородного охруп-чивания металлов и сварочных соединений (конструкций) необходимы для стандартизации материалов, применяемых при создании водородной инфраструктуры. Как подчеркивается в [1] (раздел «Основные исследовательские вызовы в аккумулировании водорода», подраздел «Безопасность»), необходимы фундаментальные исследования для раскрытия механизмов процессов водородной деградации и разрушения, что позволит усовершенствовать конструкционные материалы установок для хранения водорода. В этой связи Министерством энергетики США сформулированы [1] актуальные направления фундаментальных исследований по раскрытию микромеханизмов (физики) процессов массопереноса водорода в металлах и инициируемых водородом процессов деградации и разрушения металлических материалов.
В настоящей работе рассматриваются фундаментальные проблемы [2-4] по раскрытию микромеханизмов инициируемых водородом процессов пластификации (вплоть до проявления сверхпластичности), охрупчивания, растрескивания, «блистеринга» и «замедленного» разрушения некоторых технологически важных, конструктивных металлических материалов, что
очевидно связано с проблемами [1] безопасности и стандартизации. Рассматриваются пути [24] решения этих проблем и оптимизации технологических процессов и материалов, в частности, в водородной и газо-нефтяной отраслях промышленности, а также в некоторых авиационных, аэрокосмических и автомобильных системах (конструкциях).
Целесообразно отметить научную и экономическую эффективность такого нетрадиционного, конструктивного анализа и систематизации [2-5] соответствующих экспериментальных, теоретических и технологических данных с целью раскрытия микромеханизмов и оптимизации технологических процессов и/или материалов.
На основе аналитических результатов [2-5] целесообразно представление (в соответствующие программы фундаментальных исследований) Международного проекта «Физика массопереноса водорода в металлах и сплавах и микромеханизмы инициированных водородом процессов деградации и разрушения металлических материалов».
Список литературы
1. Report of the Basic Energy Sciences Workshop on Hydrogen Production, Storage and Use "Basis research Needs for the Hydrogen Economy", May 13-15, 2003, Second Printing, February 2004, Office of Science U.S. Department of Energy.
2. Yu. S. Nechaev, T. N. Veziroglu. // American Journal of Applied Sciences, Vol. 2, No. 1 (2005), P. 469-472.
3. Yu. S. Nechaev, T. N. Veziroglu. // Alternative Energy and Ecology, 2004. No. 7, P. 5-9.
4. Yu. S. Nechaev, D. V. Iourtchenko, J. G. Hirschberg, T. N. Veziroglu. International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 29, Issue 13 (2004), P. 1421-1424.
5. Yu. S. Nechaev. In: Trans. Int. Conf. "Diffusion Fundamentals, Leipzig 2005, Eds. J. Karger, F. Grinberg, P. Heitjans (2005), P. 272-277, 464-465.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE №5(37) (2006) 04
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» АЭЭ № 5(37) (2006) 8 1
Водородная энергетика и транспорт
ON MICROMECHANISMS OF THE HYDROGEN EMBRITTLEMENT AND PLASTIFICATION OF METALLIC INDUSTRIAL MATERIALS, RELEVANCE TO THE SAFETY AND STANDARDS PROBLEMS
Yu. S. Nechaev, G. A. Filippov, A. L. Gusev1, T. N. Veziroglu2
I. P. Bardin Central Research Institute for Ferrous Metallurgy Vtoraya Baumanskaya st. 9/23, Moscow, 105005, Russia E-mail: [email protected]
1 Russian Federal Nuclear Center - All-Russian Research Institute of Experimental Physics Mira pr. 37, Sarov, Nizhniy Novgorod Region, 607188, Russia E-mail: [email protected]
2 Clean Energy Research Institute, University of Miami Coral Gables, Florida 33124, USA E-mail: [email protected]
As has been formulated in Report [1] of the Basic Energy Sciences Workshop of the U. S. Department of Energy on Hydrogen Production, Storage and Use, in chapter Safety in Hydrogen Economy, corrosion and hydrogen embrittlement of materials are closely connected to details of their microstructure, and, in particular, to the segregation and diffusion processes that occur at internal interfaces and associated defects, such as dislocations; micromechanisms of such processes are not well understood. As has been also noted [1] in Potential Impacts, fundamental knowledge of hydrogen embrittlement of metals and welded joints would enable the setting of standards for the materials used in building a hydrogen infrastructure. As has been noted [1] in chapter Basic Research Challenges for Hydrogen Storage (in item Safety), fundamental research will be needed to understand materials' hydrogen degradation and failure processes to allow design of improved materials for hydrogen storage. Hence, Research Directions have been formulated by the U.S. DoE as: Understanding of the Basic Physics of Hydrogen Transport in Metals and Hydrogen-assisted Damage Mechanisms.
In the present contribution, some related fundamental problems [2-4] of revealing micromech-anisms of hydrogen plastification, superplasticity, embrittlement, cracking, blistering and delayed fracture of some technologically important industrial metallic materials are formulated. The ways [2-4] are considered of these problems' solution and optimizing the technological processes and materials, particularly in the hydrogen and gaspetroleum industries, some aircraft, aerospace and automobile systems.
The results [2-4] are related to the safety and standardization problems [1] of metallic materials in the hydrogen and gas-petroleum industries, and also, — in some aircraft, aerospace and automobile systems.
It's relevant to emphasize the importance of such a non-conventional analysis [2-5] of the related experimental, theoretical and technological data for revealing the micromechanisms and optimizing the technological processes and/or materials.
On the basis of results [2-5] a proposal can be submitted to the International Grant Programs as: "Physics of hydrogen transport in metals and alloys and hydrogen-assisted damage micromechanisms".
References
1. Report of the Basic Energy Sciences Workshop on Hydrogen Production, Storage and Use "Basis research Needs for the Hydrogen Economy", May 13-15, 2003, Second Printing, February 2004, Office of Science U.S. Department of Energy.
2. Yu. S. Nechaev, T. N. Veziroglu. // American Journal of Applied Sciences, Vol. 2, No. 1 (2005), P. 469-472.
3. Yu. S. Nechaev, T. N. Veziroglu. // Alternative Energy and Ecology, 2004. No. 7, P. 5-9.
4. Yu. S. Nechaev, D. V. Iourtchenko, J. G. Hirschberg, T. N. Veziroglu. International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 29, Issue 13 (2004), P. 1421-1424.
5. Yu. S. Nechaev. In: Trans. Int. Conf. "Diffusion Fundamentals, Leipzig 2005, Eds. J. K^rg-er, F. Grinberg, P. Heitjans (2005), P. 272-277, 464-465.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE №5(37) (2006) Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» АЭЭ № 5(37) (2006)
