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0 近日，西安交通大学的刘刚教授和孙军院士团队搞了个大动作，研发出一种新型抗氢脆铝合金。这可不是普通的材料，它在《自然》杂志上都发了文章，叫“基于结构复杂相工程化设计创制抗氢脆铝合金”。这个研究可不是闭门造车，而是面向实际应用需求的，团队还打算搞大吨位中试实验，争取早点用到工程上去。
在“双碳”战略的大背景下，“氢能经济”成了未来社会发展的一个重要方向。这就好比汽车要跑得远，得有个好油箱，氢的存储和运输就成了关键问题。铝合金因为轻、强度高、低温性能好，成了轻量化和氢能经济的热门材料。但铝合金也有个致命弱点，就是“氢脆”，就像玻璃一样，一碰就碎，这可不行，严重限制了它在氢能和潮湿环境下的应用。
这个团队发现，铝合金里自然形成的金属间化合物颗粒，要么太大吸氢能力差，要么太小但氢结合能低，都不太理想。他们就想了个办法，设计复杂的析出过程，让这些颗粒既高密度又高氢结合能。他们盯上了Samson相Al3Mg2，这东西结构复杂，原子多，空位也多，是个天然的氢陷阱，理论上氢结合能很高。但问题是，它一般在晶界上形核，容易变大，很难在晶粒里均匀分布。
团队联合国内外的研究力量，在Al-Mg合金里加了微量的Sc，设计了两步热处理。第一步先在晶粒里形成高密度的Al3Sc纳米颗粒，这些颗粒大小合适，分布均匀。第二步通过特殊的原子交互作用，在Al3Sc上生成了Al3（Mg,Sc）2纳米相。这个过程很巧妙，就像在纳米尺度上搭积木，让氢陷阱颗粒均匀分布在合金里。
这种新型合金效果惊人，强度比没加Sc的提高了40%，抗氢脆能力更是提高了近5倍。在7.0 ppmw的充氢量下，拉伸延伸率降低幅度还不到10%，远优于其他铝合金。更重要的是，它打破了“强度越高氢脆越敏感”的魔咒，让强度和抗氢脆能力一起提升，为高强铝合金的研发开辟了新路。
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