位错氢扩散系数

高出晶格六个数量级

通过电化学氢渗透实验和Maxwell-Garnett计算，首次分离出α-Fe位错、晶界和晶格的本征氢扩散系数，揭示位错和晶界是氢快速扩散的通道。

Du, Yu · 王晓南 · Du, Z. W. · Gao X.H. · Wu H.Y. · Du L.X.

Corrosion Science 2024

参数信息

位错氢扩散系数

4.4×10−4 m²/s

晶界氢扩散系数

2.3×10−4 m²/s

α-Fe各向同性晶格氢扩散系数

2.5×10−10 m²/s

技术优势

拆开三条扩散路径

用Maxwell-Garnett计算把重叠的位错、晶界和晶格扩散响应分开，不再是笼统的宏观系数。

给出失效优先路径

位错和晶界的扩散系数比晶格高六个数量级，说明氢主要沿缺陷快速迁移，为抗氢脆设计指明靶点。

发现扩散拐点

氢渗透曲线上存在一个从加速扩散转为减速扩散的拐点，可用它计算氢扩散系数，提供新的分析手段。

应用场景

• 氢脆机理研究：用缺陷级扩散系数区分氢进入路径，判断位错输运对氢脆的贡献。
• 氢能管道材料：量化管线钢中位错/晶界快速通道，预测氢渗透通量并优先强化。
• 航空钢构件：评估高强钢构件中缺陷氢扩散速率，定位氢致裂纹萌生候选位置。
• 储氢容器：为储氢容器用钢选择低缺陷扩散组织，降低氢吸收与损伤风险。