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镍是地球上最丰富的元素之一:令人惊讶的发现可能会改变行业使用镍的方式
2020年11月06日    阅读量:712    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

镍是地球上最丰富的元素之一。它在室温下坚硬但具有延展性,具有磁性,并且是相对良好的电和热导体。最值得注意的是,镍具有很高的耐腐蚀性,可提供多种行业用途中国机械网okmao.com


但是,得克萨斯州A&M大学的一组研究人员意外发现,镍不仅会腐蚀,而且会以科学家最不希望的方式腐蚀镍。


该团队由材料科学与工程系副教授兼研究生院主任,得克萨斯州A&M大学动态变形固体研究卓越研究中心主任Michael Demkowicz博士领导。


他们的工作发表在《美国物理学会的物理评论材料》期刊上,其标题为“阴极充电下纯镍中相干孪晶边界的优先腐蚀”。


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令人惊讶的观察


就像完成的拼图游戏一样,材料由互锁的零件制成。在微观上,镍由紧密堆积的小晶体或晶粒的聚集体制成。


腐蚀会优先腐蚀这些晶粒之间的接缝或“边界”。这种现象被称为晶间腐蚀,是一种在微观水平发生的局部腐蚀,其目标是使材料在每个边界的边缘而不是在材料的外表面击穿。这样,它从内到外削弱了材料。


直到现在,科学家还认为一种特殊类型的边界(称为相干孪生边界)具有抗腐蚀能力。令人惊讶的是,研究小组发现,他们实验中几乎所有的腐蚀都恰好发生在这些边界上。


相干的孪生边界是材料内部结构图案沿共享边界形成其自身镜像的区域。当原子范围边界的任一侧上的晶体排列无序排列时,它们就会发生。这些类型的边界自然会在结晶过程中出现,但也可能是机械或热影响的结果。


“纯镍主要耐腐蚀。但是当我们在阴极(无源和最低能量)充电时,腐蚀的可能性更小,我们确实在相干的孪晶边界上看到了可见的腐蚀沟槽,”刘梦影说。 ,得克萨斯州A&M材料科学与工程系的研究生,论文的第一作者。“这一发现将帮助工程师预测腐蚀最可能开始的地方。它甚至可能导致腐蚀程度降低的金属产生。”


更好的理解


该团队的研究不仅为工程师提供了对经常用于要求耐腐蚀的材料的重要了解,而且为沿连贯双晶边界的晶间腐蚀提供了新的视角。


多年来,研究人员一直在假设相干孪晶边界能够抵抗腐蚀。他们甚至致力于制造具有更多这些边界的金属,以减少腐蚀。


Demkowicz说:“这一发现对金属腐蚀进行了数十年的假设,并将其推翻了。” “为了减少腐蚀,人们一直在制造包含尽可能多的连贯双晶边界的金属。现在,必须重新考虑整个策略。”


Demkowicz认为,这项研究提供的科学见解可能比其技术应用更为重要。


他说:“事实证明,以前使我们相信连贯的孪晶边界具有耐腐蚀性的理由是有缺陷的。” “这项工作为如何提高我们对金属腐蚀的基本理解提供了线索。


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