氢脆产生的基本原因

     关于金属的氢脆最早被人们发现是在1817年,钢制品的主要表面在经过酸洗后,其延性降低,但那时人们并不知道其原因所在,到了1880年,Hughes才明确将这一现象归于酸洗中析氢的后果。
    氢脆是由金属在腐蚀过程中,伴随有氢的析出,析出的氢渗透到金属内层所引起的材料脆化,导致材料塑性及韧性降低的现象。氢脆是高强度金属材料的一个潜在破坏源,航空工业及航天工业中所使用的高强度钢及钛合金等,对氢脆是很敏感的。
    氢脆的发生,必须具备两个条件,其一是有氢的发生源;其二是对象金属对氢敏感,能以不同的形式与作用改变金属的一些性能。从金属活动顺序可知,排在氢前面的金属在腐蚀时都会伴随有氢的析出。下面列出铝、铁、钛等几种金属与酸和碱的腐蚀反应:

    在腐蚀过程中析出氢有三个去向:①进入金属内部形成渗氢;②复合成分子氢从腐蚀液中逸出;③和腐蚀剂中的氧化性离子发生氧化还原反应将原子氢氧化成氢离子。
    对氢敏感的金属吸氢后,氢在金属内部以氢分子、固溶体、氢化物等不同形式存在并对金属的力学性能产生不同的影响和作用。
    氢分子:当金属内的氢超过固溶度时,氢将从过饱和固溶体中析出并结合成H2,析出的H2易于在位错区、晶界、相界、微裂纹及孔洞等内部缺陷处集聚,使金属产生鼓泡、白点、裂纹等。
    氢化物:氢能与稀土金属、钛、钴等形成氢化物。例如:氢与a—ti生成TiHx(x=1.53~l.99),导致金属塑性和韧性的降低:, 固溶体:氢以H、H、H’等形态固溶于金属中,H进入金属后,其l s电子会进入过渡
金属的d带从而形成H’,导致d电子层的电子密度增加使原子间的斥力增大,引起晶格
    结合强度降低。氢原予是所有兀素中几何尺寸最小的,其半径只有0.046nm,因而易于扩散进人金属,并占居金属晶格的空隙位置。固溶氧可导致晶格畸变,增加晶格空格浓度,促进金属位错的发生和运动;促进裂纹尖端局部塑性变形;促进室温蠕变等后果。
    在常用的金属材料中,易产生氢脆的有两种,即钢和钛,怎样来解决这些材料经化学腐蚀后的氧脆问题足很重要的,我们会分别讨论这问题