“氢”储未来-硐室储氢用层状复合材料设计关键技术

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我国氢能源行业基础建设需要可靠的高强度临氢钢来作为产、运、储这三个环节的关键材料。然而,临氢钢面临着一个共性问题,那就是强度越高,越易产生氢脆;奥氏体不锈钢表现出高的氢脆抗性,但它的强度偏低。 本项目提出316L不锈钢与700L高强钢复合板通过利用晶界碳化物析出行为、再结晶行为及覆层亚结构的联动协通调控机制构建一种兼具高抗氢脆性和高强度的复合板材料。调控晶界碳化物的析出行为,基材碳含量由0.15%降低到0.069%后,显著减少了碳化物的析出量;采用5%变形干预后,降低了碳化物尺寸;调控冷却速度从2℃/s增加到33℃/s后,抑制了碳化物析出的连续性。调控再结晶行为,增加了覆层的∑3孪晶界占比,屈服强度的提升,改善了覆层的亚结构。 结果表明,调控手段改善了复合板界面的抗晶间腐蚀能力,提高了材料长期服役的抗氢性能,性能优于同类型商用产品的性能指标。在基材控制、冷速调控及变形干预后,试样的敏感性指数分别降低了19.2%、16.6%和13%。屈服强度提升至585 MPa后,氢脆敏感性指数降低至5.9%。∑3孪晶界占比的增加至19%,复合板整体的氢脆敏感性指数降低了3.9%。 因此,本项目提出的对晶界碳化物析出行为、再结晶行为及覆层亚结构的联动协通调控机制的新思路具有显著效果,制备的低成本抗氢不锈钢复合板具有良好的综合性能,这为开发优异抗氢性能的商业材料提供了新的视角,在氢能源领域具有良好应用前景。