Ilustração destacando a associação do hidrogênio (vermelho) com deslocamentos na estrutura cristalina do aço. Crédito:Universidade de Sydney
Em uma estreia mundial, Pesquisadores da Universidade de Sydney encontraram evidências de como o hidrogênio causa fragilização dos aços. Quando o hidrogênio passa para o aço, faz com que o metal se torne quebradiço, levando a falhas catastróficas. Este tem sido um dos maiores desafios na direção de um ambiente mais verde, futuro movido a hidrogênio, onde tanques de aço e dutos são componentes essenciais que devem ser capazes de sobreviver em ambientes de hidrogênio puro.
Publicado em Ciência , os pesquisadores descobriram que o hidrogênio se acumula em microestruturas chamadas de deslocamentos e nas fronteiras entre os cristais individuais que compõem o aço.
Esse acúmulo enfraquece o aço ao longo dessas características, levando à fragilização.
Os pesquisadores também encontraram a primeira evidência direta de que os aglomerados de carboneto de nióbio dentro do aço prendem o hidrogênio de tal forma que ele não pode se mover prontamente para os deslocamentos e limites do cristal para causar fragilização. Esse efeito tem o potencial de ser usado para projetar aços que podem resistir à fragilização.
O pesquisador principal, Dr. Yi-Sheng Chen, do Centro Australiano de Microscopia e Microanálise e da Faculdade de Engenharia da Universidade de Sydney, disse que essas descobertas foram um passo importante para encontrar uma solução segura para produzir, armazenar e transportar hidrogênio.
"Essas descobertas são vitais para projetar aço resistente à fragilização; os carbonetos oferecem uma solução para garantir que os aços de alta resistência não sejam propensos a fratura precoce e tenacidade reduzida na presença de hidrogênio, "Dr. Chen disse.
Sonda atômica Imagem mostrando acúmulos de hidrogênio (vermelho) em deslocamentos ricos em carbono (azul) no aço. Essa evidência sustenta a previsão teórica da origem da fragilização do hidrogênio que limita o progresso da economia do hidrogênio. Crédito:Universidade de Sydney
A autora sênior, Professora Julie Cairney, do Centro Australiano de Microscopia e Microanálise e da Faculdade de Engenharia da Universidade de Sydney, disse que essas descobertas foram um passo positivo para a implementação de combustíveis limpos.
"O hidrogênio é uma fonte de combustível de baixo carbono que pode substituir os combustíveis fósseis. Mas há desafios com o uso do aço, o material de engenharia mais importante do mundo, para armazená-lo e transportá-lo com segurança. Esta pesquisa nos dá insights importantes sobre como podemos melhorar essa situação, "Professor Cairney disse.
Ilustração destacando a concentração de átomos de hidrogênio (bolas vermelhas) nos limites do cristal e deslocamentos no aço. Crédito:Universidade de Sydney
Trabalhando em parceria com a CITIC Metal, os pesquisadores foram capazes de observar diretamente o hidrogênio em microestruturas em aços, graças ao microscópio de ponta de prova de átomo criogênico projetado de última geração da Microscopy Australia.
