最新發現推翻幾十年的理論,鎳工業有了新的“打開方式”_風聞
Science_北京-不惧过往,不畏将来!2019-08-08 15:43
編譯/雷鑫宇 審稿/alone 責編/唐林芳
研究人員在研究鎳的腐蝕情況時發現,共格孿晶界耐腐蝕的理論存在缺陷。科學家們必須重新考慮金屬腐蝕理論。
被腐蝕的鎳表面的掃描電鏡圖片。
鎳是地球上含量最豐富的元素之一。雖然它的質地很硬,但是在室温下具備可塑性,並且是一種有磁性的良導熱、導電體。最值得注意的是,與很多金屬不同,鎳具有很強的耐腐蝕性。因此,鎳在工業領域有非常廣泛的應用。
eurekalert.org網站8月6日報道,美國德克薩斯農工大學材料科學與工程副教授、動態形變固體研究中心主任Michael Demkowicz博士帶領的團隊在美國物理學會的《物理評論材料》雜誌公佈了關於鎳的驚人發現:鎳不僅會被腐蝕,其腐蝕方式還非常出乎科學家們的意料。
與拼圖遊戲類似,材料是由相互連接的“片段”構成的。在顯微鏡下觀察鎳,會發現它是由微小而緻密的晶粒聚集而成的。腐蝕會“優先攻擊”晶粒之間的接觸邊界,這種現象被稱為“粒間腐蝕”。
粒間腐蝕是一種發生在微觀層面上的局部腐蝕類型,它主要對晶粒邊界造成破壞,而非是直接“擊穿”材料表面。換句話講,粒間腐蝕會由內至外削弱材料性能。
一直以來,科學家們認為被稱為“共格孿晶界”的特殊粒間邊界是耐腐蝕的。令人驚訝的是,在鎳的腐蝕實驗中,Demkowicz等發現幾乎所有的腐蝕都恰好發生在鎳的共格孿晶界上。
共格孿晶界是最簡單的大角度晶界。
共格孿晶界是材料內部結構沿共享邊界形成自身鏡像的區域。當原子邊界處的晶體排列整齊時,就會產生共格孿晶界。一般來講,共格孿晶界是在結晶過程中自然產生的,但也可能是受機械或熱性能影響的結果。
德州農工大學材料科學與工程系研究生、論文作者Mengying Liu表示:“純鎳基本上是耐腐蝕的,它作為陰極材料在充電時更不容易被腐蝕,但我們確實在共格孿晶界發現了腐蝕情況。我們的發現有望幫助工程師們預測腐蝕的最初起點,以及製造更耐腐蝕的金屬材料。”
Demkowicz團隊的發現不僅為耐腐蝕材料提供了重要線索,還為共格孿晶界的腐蝕理論打開了新視角。多年以來,研究人員一直認為共格孿晶界能抵禦腐蝕。為了減少腐蝕,他們甚至努力在金屬材料中創造出更多共格孿晶界。
金屬腐蝕理論需要重新建立?
Demkowicz説:“我們的發現推翻了幾十年來對金屬腐蝕的假設。原來,我們一直確信的共格孿晶界耐腐蝕的推論是有缺陷的。因此,我們需要建立金屬腐蝕理論的新見解。”
期刊來源:《物理評論材料》
期刊編號:2475-9953
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https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-08/tau-sdc080619.php
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