The Innovation Materials | ‌用精密实验“拆解”多物理场中的材料失效机理：晶界与氢如何影响应力腐蚀开裂？

本文针对核电站结构材料在高温高压水环境中发生的应力腐蚀开裂(SCC)这一隐蔽性失效问题,探讨了其多物理场耦合失效机理。背景是材料在真实服役环境中同时承受力学作用、化学反应、元素偏析以及微结构演化等多因素交互影响,传统实验难以区分各因素的独立影响。研究目的是通过精密实验设计实现“多变量解耦”,从原子尺度解析SCC机理。结论方面,研究团队通过两项代表性工作取得关键进展:一是发现晶界类型(随机高角度晶界与共格孪晶界)决定了元素扩散能力和氧化模式,进而影响失效路径;二是通过原位充氢拉伸实验设计实现扩散氢与环境氢的独立控制,发现扩散氢促进裂纹萌生但抑制扩散诱导晶界迁移,表明氧化与结构演化可相对独立发生。研究提出了结合原子级精密表征与原位实验的设计范式,为材料寿命预测与优化提供了新思路。未来发展方向包括原位动态观测和关键变量独立控制,以实现对材料动态行为的预测与调控。