应力和腐蚀会加速合金裂纹的产生

合金 - 组合两个或更多个金属元素的金属 - 通常比纯金属更强，更易于破裂。然而，当合金经受应力和苛刻的化学环境时，合金可以失效。

的原因吗?因腐蚀而产生的裂纹。裂纹通常被认为是通过应力和腐蚀同时并行的作用而缓慢传播的，裂纹的尖端永远不会超出腐蚀区域。

亚利桑那州立大学(ASU)的研究人员发现，裂解过程比他们想象的要快得多。也就是说，应力可以向未腐蚀区域注入裂缝。该团队研究了一种被称为晶间应力腐蚀开裂(IGSCC)的腐蚀形式。由于环境条件的原因，这种类型的腐蚀导致裂纹在合金中蔓延。它导致桥梁、飞机和发电站常用材料的降解。研究表明，在合金中，两种金属的微小晶粒相遇时形成的结构会导致之前未受腐蚀影响的区域出现裂纹。这种洞察力对于设计新型合金，防止应力腐蚀导致的失效，更好地评估现有合金的使用寿命至关重要。

ASU的科学家认为，IGSCC需要同时存在拉伸应力和腐蚀;然而，这种协同作用的确切性质还没有得到实验验证。

该团队审查了实验室模型银金合金的行为。该合金模仿重要的工程合金的腐蚀行为，例如核电站使用的不锈钢和镍基合金。

这些工程合金中的腐蚀，就像模型银金合金中的腐蚀一样，会在腐蚀层中产生纳米大小的孔。

确定快速IGSCC的发生的关键参数是腐蚀层和未腐蚀合金之间的粘附性。为了研究合金，团队使用原子尺技术，以及统计表征。它们确定了由于影响粘附性的时间依赖性形态变化而存在应激和腐蚀的同时存在的表观要求。

只要两层之间保持足够的附着力，从腐蚀层开始的裂纹就可能渗透到未腐蚀的合金中。当纳米多孔腐蚀层脱离未腐蚀合金时，局部应力下降，裂纹只缓慢增长。这意味着应力腐蚀开裂可能有一个重要的机械成分，不能通过任何腐蚀测量来识别。这也意味着，即使在腐蚀停止后施加应力，裂纹仍会继续。

结果是腐蚀测量可以通过10或更多的乘法因子低估应力腐蚀裂缝速度。该研究清楚地表明了应力和腐蚀的作用可以解耦，但这些效果有协同作用导致材料失败。

研究结果为更全面地了解目前使用的合金的IGSCC提供了一条途径。新的理解也为设计新的材料提供了基础，这些材料在恶劣的能源和工业环境中具有更好的性能。

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