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解耦应力和腐蚀以预测金属故障：需要新的合金来防止应力腐蚀开裂

亚利桑那州立大学的研究团队发布了有关晶间应力腐蚀开裂的新见解，晶间应力腐蚀开裂是工程结构过早失效的环境原因。

Nature Materials今天发布的这项研究将应力和腐蚀在贵金属的晶间开裂中的作用脱钩，研究假设了晶间SCC是同时存在拉应力和腐蚀的结果，并证明了应力和腐蚀可以分离，也可以独立发挥作用。

ASU材料科学与工程学教授，首席研究员Karl Sieradzki说：“这一发现是对这种应力腐蚀问题进行了大约30年研究的最高成果” “我们现在正在研究如何设计新合金来避免这种形式的应力腐蚀引起的失效。”

当金属暴露于含盐的水中时，金属的强度会受到严重损害，并导致意外的故障。SCC故障的一个例子是位于亚利桑那州图森的2003年Kinder Morgan汽油管道。

理解SCC条件的传统范例是同时存在足够水平的拉应力，腐蚀性环境和易感材料。

这项研究挑战了这一观点，并说明应力和腐蚀性环境的同时存在不是SCC的要求，并且如果首先发生腐蚀并且随后使材料承受应力，则应力腐蚀和腐蚀可能会发生。

除了Sieradzki之外，该论文的作者还包括来自ASU的Nilesh Badwe，Xiying Chen，Erin Karasz和Ariana Tse，以及来自西北太平洋国家实验室的Daniel Schreiber，Matthew Olszta，Nicole Overman和Stephen Bruemmer。这项研究得到了美国能源部的支持。

该团队研究了一种实验室模型银-金合金的行为，该行为模仿了重要工程合金的腐蚀行为，例如核电站中使用的不锈钢和镍基合金。

这些工程合金中的腐蚀与模型银金合金中一样，会导致在腐蚀层中形成纳米级的孔。据Sieradzki所说，决定快速SCC发生的关键参数是腐蚀层与未腐蚀合金之间的粘附力。通过使用高分辨率电子显微镜和原子探针层析成像的原子尺度技术以及统计特征，该团队确定存在明显的要求同时存在应力和腐蚀，因为影响粘附力的时间形态发生了变化。

只要各层之间保持足够的粘合性，从被腐蚀的层开始的裂纹就可能渗入未腐蚀的合金中。这意味着应力腐蚀开裂可能存在重要的机械部件，而任何腐蚀测量都无法识别出这种机械部件。结果是，腐蚀测量可能会乘以10或更大的倍数，从而低估SCC的发生率。

Sieradzki解释说：“在核电站中，SCC的维护和工厂的关闭是基于以前对类似设计的反应堆的经验。” “尽管我们不在美国建造新的核电站，但这些发现将触发对新型耐腐蚀合金的搜寻，该合金可用于替换现有工厂和其他重要结构应用中的零件。”

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