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中信金屬在全球最權威學術期刊《Science》上發表論文揭示NbC及晶界和位錯的氫陷阱作用機理
氫致延遲斷裂一直是超高強度鋼應用的安全隱患，這在學術界和產業界已成為共識。如何抑制和減緩超高強度鋼零件的氫致延遲斷裂并揭示其相關機理和機制一直是科學家和工程技術人員追求的目標。中信金屬和悉尼大學等以“Observation of hydrogen trapping at dislocations, grain boundaries and precipitates”（位錯、晶界和沉淀相作為氫陷阱的觀測）為題，于2020年1月10日發表在國際頂級學術期刊《Science》上。中信金屬股份副總經理郭愛民博士和路洪洲博士深入參與了課題的研究，并參與了論文的撰寫和修訂，是本文的共同作者，汽車技術負責人路洪洲博士是本文的共同通訊作者。悉尼大學陳翊昇博士為第一作者，另外北京科技大學趙征志教授和梁江濤博士（現任職首鋼技術研究院）、上海交通大學李偉副教授、以及悉尼大學的其他研究人員參與了本文的研究。中信金屬股份有限公司為本文的通訊單位之一，這是中信集團首次在《Science》上發表論文。人類不斷探尋和嘗試揭示自然世界奧秘的訴求和行動，促進了科技的不斷發展和進步，為人們的生活帶來了更多的便利，也促進了人與自然的和諧相處。本文的發表在促進人類科技進步的同時，也是中信集團“共生共享”品牌理念的生動體現。
研究團隊通過三維原子探針層析技術（Atom Probe Tomography, 簡稱APT，該技術可以觀察每一個原子的成分及其排布方式）、冷鏈傳輸技術并采用氫的同位素的創新方法，以工業化的含鈮熱成形鋼為實驗材料的設計原型，在世界上首次定量揭示了高強度鋼三種氫陷阱的作用機理，首次定量觀測到位錯和晶界位置的氫，如下圖2(C)和(G)，此結果展示了足以完全驗證氫脆理論模型的重要實驗數據。首次定量明確鈮的化合物的氫陷阱作用，并且證實氫主要分布在NbC與基體的結合處，如下圖3(C)~(F)，驗證了理論學家采用第一性原理的理論計算結果。
該研究以中信金屬牽頭開發的鈮微合金化熱沖壓成形鋼作為原型進行實驗材料設計，將機理研究與工程化應用密切結合。在公司領導的支持下，2018年，中信金屬股份有限公司與悉尼大學建立了合作研發課題（No.2018FWNB30064），開展超高強度鋼的氫致延遲斷裂機理研究。同年，中信金屬股份有限公司與悉尼大學獲得了澳大利亞科技部基金課題(No.LP180100431)）支持。同時，中信金屬先后與北京科技大學、上海交通大學建立合作，以支撐該技術的研究。鈮可以增加位錯、晶界和沉淀相，三者均可以做氫陷阱，本文研究的創新成果對材料工業和汽車工業有巨大的支撐作用，對未來的新材料開發和優化有重大的指導意義，對工程應用中如何進一步緩解氫脆指明了方向。
附件：《科學》簡介
《科學》（英語：Science）是美國科學促進會（英語：American Association for the Advancement of Science，AAAS）出版的一份學術期刊，為全世界最權威的學術期刊之一。《科學》是發表最好的原始研究論文、以及綜述和分析當前研究和科學政策的同行評議的期刊之一。2018年《Science》影響因子為41.058，代表了人類自然科學研究的最高水平。
圖1. “Observation of hydrogen trapping at dislocations, grain boundaries and precipitates” 在《Science》上發表
圖2.三維原子探針觀測到的晶界和位錯處的氫.Y. Chen, H. Lu et al “ Science (2020）
圖3.三維原子探針觀測氫存在于Nb(C,N)與基體的晶格畸變位置.Y. Chen, H. Lu et al “ Science (2020）
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