A strategy for simultaneously enhancing mechanical strength and hydrogen embrittlement resistance: Exceptional performance of laminated metal composite in hydrogen environments

材料科学 氢脆 奥氏体 复合数 极限抗拉强度 复合材料 金属 图层(电子) 加工硬化 冶金 微观结构 腐蚀 有机化学 化学
作者
Z.A. Luo,L.Y. Mao,Chongxiang Huang,Hao-Miao Zhou,M.K. Wang
出处
期刊:Materials & Design [Elsevier BV]
卷期号:237: 112549-112549 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.matdes.2023.112549
摘要

High-strength metallic materials with low hydrogen embrittlement (HE) susceptibility have always been regarded as ideal commercial materials in the hydrogen energy field. This work proposed a low-cost laminated metal composite (LMC-CS) consisting of austenitic stainless steel (ASS) layer and martensitic steel (MART) layer, which simultaneously achieved high mechanical strength with excellent HE resistance. The ASS layers provide additional strain-hardening capability and the MART layer contributes high strength to LMC-CS after H-charging. Additionally, the composite interface displays semi-coherent characteristics, and the atomic arrangement on both sides follows the Kurdjumov-Sachs orientation relationship with (11¯0)α-Fe // (1¯11¯)γ-Fe and [111]α-Fe // [110]γ-Fe and the Nishiyama–Wassermann orientation relationship with (1¯1¯0)α-Fe // (1¯11)γ-Fe and [001]α-Fe // [011¯]γ-Fe., which coordinates deformation between layers and hinders hydrogen-induced cracks initiation at the interface. The as-designed LMC-CS achieves an ultimate tensile strength of 1102 MPa and an elongation loss of 14.8% after long-time hydrogen charging with sides sealed, outperforming a wide range of metallic materials. This work provides a fresh perspective on developing commercial materials with high strength and superior HE resistance for application in severe hydrogen environments.
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