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Ao decidir qual material usar para projetos de infraestrutura, os metais são frequentemente selecionados por sua durabilidade. No entanto, se colocados em um ambiente rico em hidrogênio, como água, os metais podem se tornar quebradiços e falhar. Desde meados do século XIX, esse fenômeno, conhecido como fragilização por hidrogênio, tem intrigado os pesquisadores com sua natureza imprevisível. Agora, um estudo publicado em Avanços da Ciência nos deixa um passo mais perto de prever isso com confiança.
O trabalho é liderado pelo Dr. Mengying Liu da Washington and Lee University em colaboração com pesquisadores da Texas A&M University. A equipe investigou a formação de trincas em amostras inicialmente perfeitas e sem trincas de uma liga à base de níquel (Inconel 725), que é conhecida principalmente por sua resistência e resistência à corrosão. Atualmente, há várias hipóteses de trabalho que tentam explicar a fragilização por hidrogênio. Os resultados deste estudo mostram que uma das hipóteses mais conhecidas — plasticidade localizada aprimorada por hidrogênio (HELP) — não é aplicável no caso desta liga.
Plasticidade, ou deformação irreversível, não é uniforme em todo o material, mas é localizada em certos pontos. HELP levanta a hipótese de que as rachaduras iniciam nos pontos com a maior plasticidade localizada.
“Até onde eu sei, o nosso é o primeiro estudo que realmente olha em tempo real para ver onde as rachaduras se iniciam — e não é em locais de maior plasticidade localizada”, disse o coautor Dr. Michael J. Demkowicz, professor do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Texas A&M University e orientador de doutorado de Liu. “Nosso estudo rastreia tanto a plasticidade localizada quanto os locais de iniciação de rachaduras em tempo real.”
Rastrear a iniciação da trinca em tempo real é crucial. Ao examinar uma amostra após o surgimento de uma trinca, o hidrogênio já escapou do material, tornando impossível entender o mecanismo que levou ao dano.
“O hidrogênio escapa facilmente dos metais, então você não consegue descobrir o que ele faz para fragilizar um metal examinando espécimes depois que eles foram testados. Você tem que olhar enquanto está testando”, disse Demkowicz.
Este estudo ajuda a estabelecer as bases para melhores previsões de fragilização por hidrogênio. No futuro, o hidrogênio pode substituir combustíveis fósseis como uma fonte de energia limpa. Se essa mudança ocorrer, toda a infraestrutura atualmente usada para armazenar e usar combustíveis fósseis se tornaria suscetível à fragilização por hidrogênio. Prever a fragilização é crucial para evitar falhas inesperadas, tornando possível uma futura economia de hidrogênio.
Os experimentos para este estudo, bem como a análise preliminar de dados, foram conduzidos na Texas A&M, com Liu fornecendo análise de dados adicional e preparação de manuscritos na Washington and Lee. Este artigo é coautorado por Liu, Demkowicz e o aluno de doutorado da Texas A&M Lai Jiang.
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