西安交通大学刘刚教授和孙军院士团队在《自然》期刊上发表研究成就，创制出新型抗氢脆铝合金。该研究针对铝合金在氢能经济中的应用需要，解决了传统铝合金易氢脆的问题。团队通过两步热处置工艺，在Al-Mg合金中引入微量Sc，设计出高密度的双颗粒分布：细小的Al3Sc纳米颗粒增强合金强度，而Al3（Mg,Sc）2复合纳米颗粒作为高效的氢陷阱，显著提高抗氢脆能力。这种设计不只使合金强度提升40%，还使其在高充氢量下拉伸延伸率减少幅度小于10%，达成了强度与抗氢脆能力的同步提高，为抗氢脆铝合金的研发提供了新思路。
日前，西安交通大学的刘刚教授和孙军院士团队搞了个大动作，研发出一种新型抗氢脆铝合金。这可不是普通的材料，它在《自然》杂志上都发了文章，叫“基于结构复杂相工程化设计创制抗氢脆铝合金”。这个研究可不是闭门造车，而是面向实质应用需要的，团队还计划搞大吨位中试实验，争取早点用到工程上去。
在“双碳”策略的大背景下，“氢能经济”成了将来社会进步的一个要紧方向。这就好比汽车要跑得远，得有个好油箱，氢的存储和运输就成了重点问题。铝合金由于轻、强度高、低温性能好，成了轻量化和氢能经济的热点材料。但铝合金也有个致命弱点，就是“氢脆”，就像玻璃一样，一碰就碎，这可不可以，紧急限制了它在氢能和潮湿环境下的应用。
这个团队发现，铝合金里自然形成的金属间化合物颗粒，要么太大吸氢能力差，要么太小但氢结合能低，都不太理想。他们就想了个方法，设计复杂的析出过程，让这类颗粒既高密度又高氢结合能。他们盯上了Samson相Al3Mg2，这东西结构复杂，原子多，空位也多，是个天然的氢陷阱，理论上氢结合能非常高。但问题是，它一般在晶界上形核，容易变大，非常难在晶粒里均匀分布。
团队联合国内外的研究力量，在Al-Mg合金里加了微量的Sc，设计了两步热处置。第一步先在晶粒里形成高密度的Al3Sc纳米颗粒，这类颗粒大小适合，分布均匀。第二步通过特殊的原子交互用途，在Al3Sc上生成了Al3（Mg,Sc）2纳米相。这个过程非常巧妙，就像在纳米尺度上搭积木，让氢陷阱颗粒均匀分布在合金里。
这种新型合金成效惊人，强度比没加Sc的提升了40%，抗氢脆能力更是提升了近5倍。在7.0 ppmw的充氢量下，拉伸延伸率减少幅度还不到10%，远优于其他铝合金。更要紧的是，它打破了“强度越高氢脆越敏锐”的魔咒，让强度和抗氢脆能力一块提高，为高强铝合金的研发开辟了新路。
总结来讲，西安交通大学的这个团队通过巧妙的微观组织设计，成功研发出一种新型抗氢脆铝合金。他们借助复杂的析出过程和纳米技术，解决了传统铝合金的氢脆问题，达成了强度和抗氢脆能力的同步提高。这一成就不只为氢能经济提供了新的材料选择，也为金属材料的结构-功能一体化应用带来了新的期望。
