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       氫致延遲斷裂一直是超高強度鋼應(yīng)用的安全隱患，這在學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界已成為共識。如何抑制和減緩超高強度鋼零件的氫致延遲斷裂并揭示其相關(guān)機理和機制一直是科學(xué)家和工程技術(shù)人員追求的目標(biāo)。中信金屬和悉尼大學(xué)等以“Observation of hydrogen trapping at dislocations, grain boundaries and precipitates”（位錯、晶界和沉淀相作為氫陷阱的觀測）為題，于2020年1月10日發(fā)表在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《Science》上。中信金屬股份副總經(jīng)理郭愛民博士和路洪洲博士深入?yún)⑴c了課題的研究，并參與了論文的撰寫和修訂，是本文的共同作者，汽車技術(shù)負(fù)責(zé)人路洪洲博士是本文的共同通訊作者。悉尼大學(xué)陳翊昇博士為第一作者，另外北京科技大學(xué)趙征志教授和梁江濤博士（現(xiàn)任職首鋼技術(shù)研究院）、上海交通大學(xué)李偉副教授、以及悉尼大學(xué)的其他研究人員參與了本文的研究。中信金屬股份有限公司為本文的通訊單位之一，這是中信集團首次在《Science》上發(fā)表論文。人類不斷探尋和嘗試揭示自然世界奧秘的訴求和行動，促進了科技的不斷發(fā)展和進步，為人們的生活帶來了更多的便利，也促進了人與自然的和諧相處。本文的發(fā)表在促進人類科技進步的同時，也是中信集團“共生共享”品牌理念的生動體現(xiàn)。

 

       研究團隊通過三維原子探針層析技術(shù)（Atom Probe Tomography, 簡稱APT，該技術(shù)可以觀察每一個原子的成分及其排布方式）、冷鏈傳輸技術(shù)并采用氫的同位素的創(chuàng)新方法，以工業(yè)化的含鈮熱成形鋼為實驗材料的設(shè)計原型，在世界上首次定量揭示了高強度鋼三種氫陷阱的作用機理，首次定量觀測到位錯和晶界位置的氫，如下圖2(C)和(G)，此結(jié)果展示了足以完全驗證氫脆理論模型的重要實驗數(shù)據(jù)。首次定量明確鈮的化合物的氫陷阱作用，并且證實氫主要分布在NbC與基體的結(jié)合處，如下圖3(C)~(F)，驗證了理論學(xué)家采用第一性原理的理論計算結(jié)果。

 

        該研究以中信金屬牽頭開發(fā)的鈮微合金化熱沖壓成形鋼作為原型進行實驗材料設(shè)計，將機理研究與工程化應(yīng)用密切結(jié)合。在公司領(lǐng)導(dǎo)的支持下，2018年，中信金屬股份有限公司與悉尼大學(xué)建立了合作研發(fā)課題（No.2018FWNB30064），開展超高強度鋼的氫致延遲斷裂機理研究。同年，中信金屬股份有限公司與悉尼大學(xué)獲得了澳大利亞科技部基金課題(No.LP180100431)）支持。同時，中信金屬先后與北京科技大學(xué)、上海交通大學(xué)建立合作，以支撐該技術(shù)的研究。鈮可以增加位錯、晶界和沉淀相，三者均可以做氫陷阱，本文研究的創(chuàng)新成果對材料工業(yè)和汽車工業(yè)有巨大的支撐作用，對未來的新材料開發(fā)和優(yōu)化有重大的指導(dǎo)意義，對工程應(yīng)用中如何進一步緩解氫脆指明了方向。

 

附件：《科學(xué)》簡介

 

《科學(xué)》（英語：Science）是美國科學(xué)促進會（英語：American Association for the Advancement of Science，AAAS）出版的一份學(xué)術(shù)期刊，為全世界最權(quán)威的學(xué)術(shù)期刊之一?！犊茖W(xué)》是發(fā)表最好的原始研究論文、以及綜述和分析當(dāng)前研究和科學(xué)政策的同行評議的期刊之一。2018年《Science》影響因子為41.058，代表了人類自然科學(xué)研究的最高水平。

 

圖1. “Observation of hydrogen trapping at dislocations, grain boundaries and precipitates” 在《Science》上發(fā)表

 

圖2.三維原子探針觀測到的晶界和位錯處的氫.Y. Chen, H. Lu et al “ Science (2020）

 

圖3.三維原子探針觀測氫存在于Nb(C,N)與基體的晶格畸變位置.Y. Chen, H. Lu et al “ Science (2020）