Al decidir qué materiales utilizar para proyectos de infraestructura, los metales a menudo se eligen por su durabilidad. Sin embargo, los metales pueden corroerse y fallar si se colocan en un ambiente rico en hidrógeno, como el agua. Desde mediados del siglo XIX, este fenómeno, conocido como perturbación del hidrógeno, ha desconcertado a los investigadores por su naturaleza impredecible. Ahora, un estudio publicado en Avances en la ciencia Nos acerca un paso más a predecirlo con confianza.
El trabajo está dirigido por el Dr. Mengeng Liu de la Universidad de Washington y Lee, junto con investigadores de la Universidad Texas A&M. El equipo investigó la formación de grietas en muestras inicialmente impecables y libres de grietas de una aleación a base de níquel (Inconel 725), conocida principalmente por su solidez y resistencia a la corrosión. Actualmente existen varias hipótesis de trabajo que intentan explicar el trastorno del hidrógeno. Los resultados de esta investigación muestran que una de las suposiciones más conocidas, la plasticidad localizada mejorada por hidrógeno (HELP), no es aplicable en el caso de este compuesto.
La plasticidad, o deformación irreversible, no es uniforme en todo el material, sino que está localizada en determinados puntos. HELP supone que las grietas se inician en puntos con mayor plasticidad local.
“Hasta donde yo sé, el nuestro es el primer estudio que realmente observa en tiempo real dónde comienzan las grietas, y no en los lugares con la plasticidad más localizada”, dijo el coautor Dr. Michael Jay Damkowicz, profesor . en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad Texas A&M y asesor de doctorado de Liu. “Nuestro estudio rastrea tanto la plasticidad local como las ubicaciones de inicio de grietas en tiempo real”.
Es fundamental realizar un seguimiento del inicio del crack en tiempo real. Cuando se analiza la muestra después de que aparece la grieta, el hidrógeno ya se ha escapado del material, lo que hace imposible comprender el mecanismo del daño.
“El hidrógeno se escapa fácilmente de los metales, por lo que no se puede saber qué le hace al metal después de analizar las muestras. Hay que observar cuando se realizan las pruebas”, dijo Damkowicz.
Este estudio ayuda a sentar las bases para mejores predicciones de la descomposición del hidrógeno. En el futuro, el hidrógeno puede sustituir a los combustibles fósiles como fuente de energía limpia. Si se produce esta transición, toda la infraestructura que actualmente se utiliza para almacenar y utilizar combustibles fósiles será vulnerable a la degradación del hidrógeno. La predicción de tensiones es fundamental para evitar fallos inesperados, lo que hará posible la economía del hidrógeno en el futuro.
Los experimentos para este estudio, así como el análisis de datos inicial, se llevaron a cabo en Texas A&M, y Liu proporcionó análisis de datos adicionales y preparación de manuscritos en Washington y Lee. El artículo fue coautor de Liu, Demkowicz y el estudiante de doctorado de Texas A&M, Lai Jiang.
