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HMT氫微印技術(shù) - 用于金屬和合金材料的氫脆研究

更新時(shí)間:2025-02-15點(diǎn)擊次數(shù):359
氫微印技術(shù)HMT,hydrogen microprint technique),也有的地方叫做“銀飾技術(shù)"(Silver decoration technique),在1981年發(fā)表的“Direct observation of hydrogen evolution in the electron microscope scale"和1985年發(fā)表的“Hydrogen microprint technique in the study of hydrogen in steels"中較早提及并應(yīng)用于分析雙相不銹鋼、低碳鋼、奧氏體不銹鋼等材料的氫擴(kuò)散行為,在金屬和合金材料的氫脆研究中是一個(gè)很有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)方法。
下圖展示了HMT的原理——對(duì)已預(yù)充氫的試樣,放置于含AgBr顆粒的形核乳液中。金屬試樣表面擴(kuò)散出來(lái)的氫將Ag離子還原為金屬Ag,在暴露一定的時(shí)間后,將試樣表面未反應(yīng)的AgBr顆粒清洗掉,再用水沖洗、吹干;在SEM下觀(guān)察白色球狀A(yù)g顆粒在金屬微觀(guān)結(jié)構(gòu)上的分布。
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實(shí)驗(yàn)步驟金屬試樣準(zhǔn)備(metallographic preparation)、陰極充氫(Cathodic charging)、形核乳液制備(Nuclear emulsion coating)、清洗(Fixing)、SEM觀(guān)察(SEM observation)。
其中,HMT方法理論分辨率0.04um,實(shí)驗(yàn)分辨率0.25um。(數(shù)據(jù)來(lái)源:1985年發(fā)表的“Hydrogen microprint technique in the study of hydrogen in steels)
2024年,Corrosion Science上發(fā)表的“Enhancement of hydrogen embrittlement resistance in 310S austentitic stainless steel through ribbon-like δ-ferrite"中采用了HMT技術(shù)。
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本文中具體實(shí)驗(yàn)步驟如下:
  • 金屬試樣制備:對(duì)試樣進(jìn)行拋光處理;
  • 試樣充氫:充氫電流密度10mA/cm^2, 溶液采用0.2mol/L,H2SO4+2.5g/L CH4N2S,充氫時(shí)間48小時(shí);
  • 形核乳液制備:0.5g AgBr+40mL 5wt% NaNO2;
  • 將已充氫試樣置于形核乳液中,使得擴(kuò)散的氫原子與Ag離子反應(yīng)在試樣表面形成Ag顆粒;
  • 將試樣放置于固化溶液中保持3秒,固化溶液為40%volCH2O,使得已形成的Ag顆粒固定;
  • 將試樣轉(zhuǎn)移放入清洗液中,保持5min,以移除試樣表面未反應(yīng)殘留的AgBr顆粒(清洗液組成:15wt% Na2S2O3+10wt%NaNO2);
  • 將試樣用去離子水和酒精沖洗、干燥;
  • 試樣放置于SEM中觀(guān)察。【Ag顆粒的分布位置與原始?xì)鋽U(kuò)散區(qū)域相關(guān),通過(guò)SEM觀(guān)察分析,HMT探索氫脆的一個(gè)有效技術(shù)。】
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上圖6中依次:
  • (a)和(b)the principle of HMT involves a redox reaction between hydrogen atoms and Ag ions; HMT技術(shù)原理及氫原子和銀離子反應(yīng);Ag顆粒在H原子最初富集處形成;
  • (c-c1) the distribution characteristics of Ag particles of the S1050 specimen show that hydrogen was mianly concentated at the austenite grain boundaries奧氏體晶界。
  • Regions marked as c1 and c2 in the region (c) are magnified, and the inset diagram illustrates the distribution of Ag elements銀顆粒的分布。
  • (d-d2) the distribution characteristics of Ag particles of S1200 specimen reveal that hydrogen was primarily concentrated at the interface between the ribbon-like δ-ferrite and austentite銀顆粒在鐵素體和奧氏體界面富集。
    (d1) and (d2) are enlarged views of the marked areas in(d).

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