Illustrazione che evidenzia l'associazione dell'idrogeno (rosso) con le dislocazioni nella struttura cristallina dell'acciaio. Credito:Università di Sydney
In una prima mondiale, I ricercatori dell'Università di Sydney hanno trovato prove di come l'idrogeno causi l'infragilimento degli acciai. Quando l'idrogeno si sposta nell'acciaio, rende fragile il metallo, portando a fallimenti catastrofici. Questa è stata una delle principali sfide nel passaggio a un ambiente più verde, futuro alimentato a idrogeno, dove serbatoi e tubazioni in acciaio sono componenti essenziali che devono essere in grado di sopravvivere in ambienti con idrogeno puro.
Pubblicato in Scienza , i ricercatori hanno scoperto che l'idrogeno si accumula in microstrutture chiamate dislocazioni e ai confini tra i singoli cristalli che compongono l'acciaio.
Questo accumulo indebolisce l'acciaio lungo queste caratteristiche, portando all'infragilimento.
I ricercatori hanno anche trovato la prima prova diretta che i gruppi di carburo di niobio all'interno dell'acciaio intrappolano l'idrogeno in modo tale che non possa spostarsi facilmente verso le dislocazioni e i confini dei cristalli per causare infragilimento. Questo effetto ha il potenziale per essere utilizzato per progettare acciai in grado di resistere all'infragilimento.
Il ricercatore capo Dr. Yi-Sheng Chen dell'Australian Centre for Microscopy and Microanalysis e della Facoltà di Ingegneria dell'Università di Sydney ha affermato che questi risultati sono stati un passo importante per trovare una soluzione sicura per produrre, immagazzinare e trasportare idrogeno.
"Questi risultati sono fondamentali per la progettazione di acciaio resistente all'infragilimento; i carburi offrono una soluzione per garantire che gli acciai ad alta resistenza non siano soggetti a frattura precoce e tenacità ridotta in presenza di idrogeno, " ha detto il dottor Chen.
Sonda atomica Immagine che mostra accumuli di idrogeno (rosso) a dislocazioni ricche di carbonio (blu) in acciaio. Questa prova è alla base della previsione teorica dell'origine dell'infragilimento da idrogeno che limita il progresso dell'economia dell'idrogeno. Credito:Università di Sydney
L'autrice senior, la professoressa Julie Cairney dell'Australian Centre for Microscopy and Microanalysis e della Facoltà di Ingegneria dell'Università di Sydney, ha affermato che questi risultati sono stati un passo positivo verso l'implementazione di combustibili puliti.
"L'idrogeno è una fonte di combustibile a basse emissioni di carbonio che potrebbe potenzialmente sostituire i combustibili fossili. Ma ci sono sfide con l'uso dell'acciaio, il materiale ingegneristico più importante del mondo, per conservarlo e trasportarlo in sicurezza. Questa ricerca ci fornisce informazioni chiave su come potremmo essere in grado di migliorare questa situazione, "Ha detto il professor Cairney.
Illustrazione che evidenzia la concentrazione di atomi di idrogeno (sfere rosse) ai confini del cristallo e le dislocazioni nell'acciaio. Credito:Università di Sydney
Lavorando in collaborazione con CITIC Metal, i ricercatori sono stati in grado di osservare direttamente l'idrogeno nelle microstrutture negli acciai grazie al microscopio criogenico a sonda atomica all'avanguardia progettato su misura da Microscopy Australia.
