Metal kristallerinin içindeki hidrojenin izi sürüldü
Araştırmacılar, hidrojenin ağır izotopu döteryumla metal kristallerindeki dağılımı izledi. Üç boyutlu kimyasal haritalarda, alaşımın içindeki belirli çökeltilerin çevrelerinden daha fazla izotop tuttuğu görüldü. Hakemli laboratuvar çalışması, dağılımı yerel bileşim ve kristal yapıyla ilişkilendiriyor. Mikroskop incelemeleri ile hesaplamalar, atomlar arasındaki boşluklarda çözünmüş hidrojenin kusurlarda tutulan hidrojenden ayrılmasına yardımcı oldu. Sonuç, malzemelerin iç yapısına yönelik bir ölçüm.
Bilim··Öğle
Ağır izotop hidrojenin izini taşıyor
4 Kasım’da yayımlanan hakemli laboratuvar çalışması, metal kristallerinde atomlar arasındaki boşluklarda bulunan hidrojeni inceliyor. Hidrojenin küçük ve hareketli olması dağılımını belirlemeyi zorlaştırıyor. Araştırmacılar, daha ağır izotopu döteryumu izleyici olarak kullandı. Düşük sıcaklıkta taşıma, ölçüm öncesindeki hareketi azalttı. Atom prob tomografisiyle kimyasal dağılım üç boyutlu olarak yeniden kuruldu. Çalışma, örgüde çözünmüş hidrojen ile yapısal kusurlarda tutulan hidrojeni birbirinden ayırmaya odaklanıyor.[1], [2]
Metalin içindeki hidrojen farklı durumlarda bulunabiliyor. Hidrür denen bileşikler oluşturabiliyor, kristal kusurlarında tutulabiliyor veya metal atomlarının arasına çözünmüş olarak yerleşebiliyor. Son durumun doğrudan gözlenmesi özellikle güç. Hidrojenin bu üç durumunu ayırmak, depolama ve taşıma sorunlarını anlamak için önem taşıyor. Boruların veya depolama donanımının içine giren hidrojen, güçlü metallerin beklenmedik biçimde çatlamaya açık hâle gelmesine yol açabiliyor. Bu sorun hidrojen gevrekleşmesi olarak adlandırılıyor.[2]
Çökeltiler daha fazla döteryum tutuyor
Kobalt, krom ve nikel içeren bir alaşımda, nikel, alüminyum ve titanyumca zengin çökeltiler çevrelerindeki malzemeden daha fazla döteryum biriktirdi. Elektron mikroskobu incelemeleri, çökeltilerin çevre kristalle uyumlu sınırlarını gösterdi. Atom ölçekli hesaplamalar da zenginleşen bölgede hidrojenin daha elverişli bağlanmasını öngördü. Ayrı örneklerde yinelenen ölçümler bu birikimi destekledi. Deneyler, farklı çökeltiler içeren ve üç boyutlu baskıyla üretilmiş nikel esaslı Inconel 718 alaşımında da tekrarlandı.[1]
İncelemede, çökeltilerin içinde biriken döteryum ile yalnızca arayüzlerde tutulan döteryum ayrıldı. Örneklerin ısıtılması daha büyük ölçekli bir karşılaştırma sundu: çökelti içeren alaşımın bazı bölümleri hidrojeni daha güçlü tuttu. Bu sonuçlar, üç boyutlu haritalarla ve atom ölçekli hesaplarla birlikte değerlendirildi. Böylece ölçülen dağılımın yalnızca kristal yapıyla değil, yerel kimyasal bileşimle de ilişkisi incelendi.[1]
Kontroller örgü boşluklarıyla kusurları ayırıyor
Ekip, yükleme sırasında oluşabilecek kristal kusurlarını elektron mikroskobuyla araştırdı; atomik boşlukları pozitron ölçümleriyle inceledi. Bu kontroller, izotopun ağırlıklı olarak örgüdeki arayerlere yerleştiği yorumunu destekliyor; saptanamayan kusurların küçük katkıları ise olası. Döteryum ile arka plan hidrojeninin örtüşen sinyalleri de sistematik belirsizlik yaratıyor. Isıtma deneylerinde hidrojenin tutulması mikroskobik dağılımla uyumlu bulundu. Bulgular, kullanım sırasında hidrojen hasarına dayanıklılığı gösteren bir saha sınamasından ziyade kontrollü malzeme ölçümlerine dayanıyor.[1]
Çalışmanın ilk yazarı, Sidney Üniversitesi araştırmacısı Chao Huang, sonraki hedefin hidrojenin biçim değiştirmeyi ve gerilim altındaki davranışı nasıl etkilediğini anlamak olduğunu belirtiyor. Ekip, çok yüksek dayanımlı çeliklerde bu soruyu araştırıyor; hidrojene daha dayanıklı mühendislik malzemeleri geliştirmek daha uzun vadeli hedef.[2]
