液态金属致脆

✍ dations ◷ 2025-07-11 05:58:57 #液态金属致脆

液态金属致脆(英语:Liquid Metal Embrittlement,LME),也称为液态金属诱发脆化,是某些延展性金属在暴露于特定液态金属时会造成拉伸延展性的急剧变化或发生脆性断裂的现象。一般来说,需要外部施加或本身存在一拉伸应力才会诱发使其脆化。但也有例外情况,例如铝与液态镓同时存在的情况下。 目前已知许多现象,并且已经提出了几种可能的机制来解释它。 液态金属致脆也曾用来解释在观察到几种钢在热浸镀锌或后续制造过程中会发生损失延展性和开裂。 且开裂以及高裂纹增长率可能会导致毁灭性的灾难。

当其中一种金属接近其熔点时,即使在固态下也可以观察到类似的金属脆化效应;例如在高温下工作的镀镉部件。这种现象被称为固体金属脆化。

液态金属致脆的特征在于,与在空气/真空中获得的相比,在存在液态金属的情况下进行测试时,阈值应力强度、真实断裂应力或断裂应变降低空气/真空测试。断裂应变的降低通常与温度有关,随着测试温度的降低,会观察到“延展性谷”。 许多金属对也表现出韧性到脆性的转变行为。应力-应变曲线的弹性区域的形状没有改变,但塑性区域可能在 液态金属致脆 过程中发生变化。脆化的液态金属在固态金属中引起非常高的裂纹扩展速率,从每秒几厘米到每秒几米不等。最终断裂之前,会经历潜伏期和缓慢的临界前裂纹扩展阶段。

据传,经历液态金属致脆的固-液金属组合具有特殊性。 金属对引起脆化的相互溶解度应该有限。过高的溶解度并不会引起急性裂纹扩展,但没有任何一个溶解度可以防止液态金属润湿固体表面并防止液态金属致脆。固体金属表面存在氧化层也会妨碍两种金属之间的良好接触并阻止液态金属致脆。固态和液态金属的化学成分会影响脆化的严重程度。向液态金属中添加第三种元素可能会增加或减少脆化并改变出现脆化的温度区域。形成金属间化合物的金属组合不会引起液态金属致脆。目前已有各种各样的液态金属致脆组合。 技术上来说,最重要的是铝和钢合金的液态金属致脆。

固体金属的合金会改变液态金属致脆。一些合金元素可能会增加强度,而其他元素可能会阻止液态金属致脆。已知合金的作用是偏析到固体金属的晶粒边界和改变晶界特性。因此,在合金添加元素已经饱和固体金属的晶界的情况下,可以看到最强的液态金属致脆。 固体金属的硬度和变形行为影响其对液态金属致脆的敏感性。一般来说,较硬的金属会更严重地脆化。晶粒大小对液态金属致脆影响很大。晶粒越大的固体脆化越严重,断裂应力与晶粒直径的平方根成反比。脆性到韧性的转变温度也随着晶粒尺寸的增加而增加。

固体和液体金属之间的界面能和固体金属的晶界能对液态金属致脆影响很大。这些能量取决于金属组合的化学成分。

温度、应变率、应力和暴露于液态金属的时间等外部参数皆会影响 液态金属致脆。温度会在固体金属中产生延展性槽和延展性到脆性的转变行为。槽的温度范围以及转变温度由液态和固态金属的组成、固态金属的结构和其他实验参数改变。延展性槽的下限一般与液态金属的熔点重合。上限对应变率敏感。温度也影响 液态金属致脆 的动力学。应变速率的增加,增加了上限温度以及裂纹扩展速率。在大多数金属耦合中,液态金属致脆 不会在阈值应力水平以下发生。

测试通常涉及拉伸试样,但也使用断裂力学试样进行更复杂的测试。

目前已经有许多论文为 液态金属致脆 提出了许多理论。 下面列出了主要几种:

所有模型,除了 Robertson ,都利用固体金属的吸附诱导表面能降低的概念作为液态金属致脆的主要原因。他们成功地预测了许多观察结果。然而液态金属致脆的定量预测仍然难以捉摸。

汞为最常见导致脆化的液态金属。大约公元 78 年,水银的脆化作用首先被老普林尼发现。 汞泄漏对飞机来说尤其危险。铝锌镁铜合金 DTD 5050B 对其特别容易受到影响。铝铜合金 DTD 5020A 则不太敏感。溢出的汞则可以用硝酸银惰化,使其相对无害。

2004 年 1 月 1 日,由桑托斯有限公司经营的南澳大利亚蒙巴天然气加工厂发生大火。导致火灾的气体泄漏是由液体回收装置中的热交换器(冰箱)入口喷嘴故障引起的。入口喷嘴失效是由于元素汞使B列铝制冷箱的液态金属致脆。

液态金属致脆在Joseph Finder的小说《杀手本能》中扮演着核心角色。

在电影大英雄天团中,由Genesis Rodriguez配音的哈妮蕾梦在她的实验室中使用液态金属致脆技术。

相关

  • 尚娜尚娜 是一位中国企业家、编剧。曾经担任《新京报》高级编辑,2006年加入搜狐担任娱乐频道主编,2009年担任搜狐视频高级总监,2011年担任搜狐视频内容运营中心总编辑。 2015年8月
  • 瓯塑瓯塑俗称油泥塑,是浙江省温州市独有的传统美术工艺,被誉为“立体油画”。亦是浙江省人民政府认定的首批“浙江传统优秀工艺美术品类”之一。2006年,列入第一批浙江省非物质文化
  • 促甲状腺激素受体2XWT, 3G04· G-protein coupled receptor signaling pathway, coupled to cyclic nucleotide second messenger · cell-cell signaling 促甲状腺激素受体(英语:thyrotropi
  • whereiswhereis是Unix与类Unix操作系统中用于定位某些特殊文件(如可执行程序、源代码及手册页,可附加参数(英语:Parameter (computer science))以限制范围)的一条命令。whereis会将提供的
  • 金瑛录金瑛录(朝鲜语:김영록/金瑛錄 ;1955年2月17日-),大韩民国自由派政治人物,现任全罗南道知事。1955年2月17日,金瑛录出生在韩国全罗南道莞岛郡。金瑛录在通过第21届行政考试后进入公职
  • 吉州窑吉州窑,是江西省吉安县永和镇的古窑,创于唐代,盛于宋代。共有舒、陈、郭、周、谢五窑,以舒瓮烧制的瓷器最著名,舒瓮的女儿舒娇工艺更好,所烧制的瓷器和哥窑比美。吉州窑瓷以白色和
  • 杜威 (足球运动员)杜威(1982年2月9日-),已经退役的中国职业足球运动员。出生于河南郑州,司职中后卫。他曾经担任国奥队队长和中国国家队队长。杜威从小就被选入当时由徐根宝创建的的上海有线02足球
  • 贾科莫·博扎诺贾科莫·博扎诺(意大利语:Giacomo Bozzano,1933年4月12日-2008年11月21日),意大利男子拳击运动员。他曾代表意大利参加1956年夏季奥林匹克运动会拳击比赛,获得男子重量级铜牌。
  • 陈瑞珍陈瑞珍(1960年9月10日-),已退役中国女子羽毛球运动员。陈瑞珍在1981年赢得羽毛球世界杯女子单打冠军。在1982年的全英羽毛球锦标赛四分之一决赛,败给丹麦选手丽娜·科彭。1983年,获得英国羽毛球大师赛(德语:English Masters 1983)冠军。
  • 伊万·古多维奇伊万·瓦西里耶维奇·古多维奇伯爵(俄语:Граф Ива́н Васи́льевич Гудо́вич , 罗马化:Iván Vasíl’evič Gudóvič ;1741年-1820年)是含有乌克兰血统的俄罗斯贵族军事家,曾带领部队于1789年夺取哈吉贝,1807年征服达吉斯坦。这位贵族军事家的父亲是乌克兰哥萨克组织的一个有影响力的成员,曾先后送古多维奇前往柯尼斯堡阿尔贝蒂娜大学和莱比锡大学进行学习。 1759 年,古多维奇到达圣彼得堡,之后加入俄罗斯军队,并希望能够从当时是彼得三世的副官的哥哥安德