Fragilidad por Hidrógeno primeras imágenes 3D sin destruir la pieza.

«El hidrógeno entra al metal produciendo un proceso llamado fragilidad por hidrógeno» (embrittlement), dijo John P. Hanson.

Investigadores de la Universidad de Texas A & M tienen, por primera vez, imágenes en 3D de grietas microscópicas en metales de ingeniería por la presencia de hidrógeno. En el pasado, estos tipos de grietas han sido imposibles de estudiar sin destruir el metal. Esta imagen de las grietas antes de que destruyan el metal por completo, le permite al equipo estudiar por qué ocurren estas grietas, cómo prevenirlas y qué sucede al comienzo de las grietas.

En este estudio, las grietas en una aleación de níquel fragilizada por hidrógeno fueron atrapadas «con las manos en la masa» a medida que se propagaban a lo largo de los límites del grano. (Fuente: Universidad de Texas A & M)

«El hidrógeno entra al metal y hace que se fracture inesperadamente en un proceso llamado fragilidad por hidrógeno» (embrittlement), dijo John P. Hanson, ingeniero de reactores de Oklo y primer autor del artículo.

«Como resultado, los ingenieros tienen que sobredimensionar con material adicional para cubrir cualquier falla repentina y eso cuesta mucho», dijo el coautor Peter Kenesei de Argonne, que opera los instrumentos utilizados en el trabajo. «Entonces, una mejor comprensión de este comportamiento podría tener un gran impacto económico».

Durante las pruebas y la investigación, los investigadores de A & M utilizaron dos herramientas de Advanced Photon Source (APS) de Argonne National Laboratory. Las herramientas fueron la microscopía de difracción de alta energía y una herramienta de tomografía de absorción de rayos X. Las herramientas se usaron para analizar la estructura de las grietas en níquel.

Las fracturas en níquel ocurren entre los granos del metal. Con las herramientas, los investigadores pudieron ver los granos alrededor de una grieta causada por hidrógeno. Esto ayudó al equipo a encontrar diez estructuras microscópicas en metales que hacen que el metal sea más resistente y menos vulnerable a la exposición al hidrógeno.

«Pudimos mostrar no solo qué límites de grano son más fuertes, sino qué es exactamente lo que se trata de ellos que mejora su rendimiento», dijo Hanson.

Las herramientas también podrían usarse para obtener imágenes de las microestructuras de todos los metales. Incluso podrían usarse para predecir cuándo un metal va a fallar para que los ingenieros puedan encontrar el mejor metal para sus necesidades. Ya están siendo utilizados para hacer este tipo de investigación en otros materiales.

«Está altamente encriptado en forma de rayas y puntos, o patrones de difracción, que deben ser analizados por una supercomputadora», dijo Robert M. Suter de la Universidad Carnegie Mellon (CMU), un experto en el análisis.

Un documento sobre esta investigación fue publicado en Nature Communications.

Para contactar al autor de este artículo, envíe un correo electrónico a Siobhan.Treacy@ieeeglobalspec.com