Новые исследования перевернули представление ученых о процессе коррозии. удивительное открытие команды исследователей обнаружило, что никель не только корродирует, но и делает это так, как этого меньше всего ожидали ученые.
Никель является одним из самых распространенных элементов на земле. Он твердый, но податливый, магнитный при комнатной температуре и относительно хороший проводник электричества и тепла. В частности, никель обладает высокой коррозионной стойкостью, что обеспечивает ему различные области применения в промышленности.
Однако, удивительное открытие команды исследователей из Техасского университета A & M обнаружило, что никель не только корродирует, но и делает это так, как этого меньше всего ожидают ученые.
Новая работа исследователей была опубликована в журнале Physical Review Materials Американского физического общества в статье под названием «Преимущественная коррозия когерентных двойных границ в чистом никеле при катодной зарядке».
Удивительное наблюдение
Как законченная мозаика, материалы сделаны из взаимосвязанных частей. Микроскопически никель состоит из небольших плотно упакованных кристаллов или зерен.
Коррозия преимущественно воздействует на соединения или "границы" между этими зернами. Это явление, известное как межкристаллитная коррозия, представляет собой локализованный тип распада, который происходит на микроскопическом уровне, направленный на разрушение материалов по краям каждой из этих границ, а не на внешней поверхности материала. Как таковой, он ослабляет материал изнутри.
До сих пор ученые считали, что один особый тип границы, известный как когерентная двойниковая граница, был устойчив к коррозии. Удивительно, но команда обнаружила, что почти вся коррозия в их экспериментах произошла именно на этих границах.
SEM image of corroded nickel at the surface | Image: Mengying Liu
Когерентные близнецовые границы - это области, в которых структура внутренней структуры материала образует зеркальное отражение себя вдоль общей границы. Они происходят, когда кристаллические образования по обе стороны от атомной границы выстраиваются в линию без беспорядка или беспорядка. Эти типы границ естественным образом возникают во время кристаллизации, но также могут быть результатом механического или термического воздействия.
«Чистый никель в основном устойчив к коррозии. Но когда мы заряжали его на катодной стороне (пассивной и с наименьшей энергией), которая еще менее подвержена коррозии, мы неожиданно увидели видимые коррозионные траншеи на когерентных двойных границах», - сказал Менгинг Лю , аспирант кафедры материаловедения и инженерии в Техасе A & M и первый автор статьи. «Это открытие поможет инженерам предсказать, где коррозия, скорее всего, начнется. Это может даже привести к производству металлов, которые корродируют меньше».
Лучшее понимание
Исследования группы не только дают инженерам жизненно важную информацию о материалах, часто используемых в ситуациях, требующих коррозионной стойкости, но также предлагают новую перспективу в отношении межкристаллитной коррозии вдоль когерентных двойных границ.
В течение многих лет исследователи исходили из того, что когерентные двойные границы устойчивы к коррозии. Они даже работали над созданием металлов, которые имеют больше этих границ, чтобы уменьшить коррозию.
«Это открытие основано на десятилетиях предположений о коррозии металлов и переворачивает их с ног на голову», - сказал Демкович. «Стремясь уменьшить коррозию, люди изготавливали металлы, которые содержат как можно больше взаимосвязанных двойниковых границ. Теперь нужно пересмотреть всю стратегию».
Демкович считает, что научное понимание этого исследования может быть даже более важным, чем его технологическое применение. «Получается, что рассуждения, которые ранее заставляли нас полагать, что согласованные двойные границы устойчивы к коррозии, ошибочны», - сказал он. «Эта работа дает подсказки о том, как улучшить наше фундаментальное понимание коррозии металла».
Источник: Mengying Liu, Matteo Seita, Ta Duong, Winson C. H. Kuo, Michael J. Demkowicz. Preferential corrosion of coherent twin boundaries in pure nickel under cathodic charging. Physical Review Materials, 2019; 3 (6) DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.3.063606
Вас также может заинтересовать: