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液态金属脆化(LME)

1930
  • Adolph S. Rehbinder
材料科学家在实验室分析液态金属脆化导致的金属断裂。

(图片仅供参考)

液态金属脆化 is a phenomenon where a normally ductile solid metal experiences a severe loss of 延展性 and fails in a brittle manner when wetted by a specific 液态金属 while under tensile 压力. The failure is often catastrophic and rapid. The mechanism involves the liquid metal atoms adsorbing at a crack tip, which reduces the cohesive strength of the solid’s atomic bonds.

液态金属脆化(LME)的发生需要满足几个条件:存在拉应力、固态金属和液态金属紧密接触以及特定的冶金组合。一个经典而引人注目的例子是液态镓对铝的脆化作用。一小滴镓滴在受力的铝制零件上,几乎可以瞬间导致其断裂。理解LME的技术创新之处在于认识到,断裂可能由表面能现象驱动,而不仅仅是材料本身的性质。液态金属原子通过降低裂纹扩展所需的能量,有效地“解开”裂纹尖端的原子键。

液态金属微环境 (LME) 的严重程度取决于温度、应力水平以及特定的固液金属对等因素。两种金属之间的溶解度是一个关键因素;互溶度低的系统通常极易受到影响。历史上,镀锌钢框架等结构中的意外故障,或水银温度计部件的破裂,后来都被归咎于 LME。这些知识成为工程设计中材料选择和兼容性评估的基础,尤其是在航空航天和核能领域,因为这些领域中的异种金属通常彼此靠近。

UNESCO Nomenclature: 3308
- 材料科学

类型

物理过程

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

  • 托马斯·杨关于表面张力和内聚力的研究
  • 乔赛亚·威拉德·吉布斯对热力学和界面能概念的发展
  • 了解金属键合和晶体结构
  • 热浸镀锌和焊接等工业实践创造了观察效果的机会

应用程序

  • 设计指南,以避免高温应用(例如热交换器)中易受影响的金属对之间的接触
  • 使用熔融金属的行业(例如焊接、钎焊和镀锌)的故障分析
  • 了解使用液态金属冷却剂的核反应堆的安全风险
  • 用于材料回收或拆除的受控断裂应用

专利:

NA

潜在创新理念

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Related to: liquid metal embrittlement, lme, brittle fracture, gallium, aluminum, mercury, stress corrosion, metallurgy, interfacial energy, adsorption.

历史背景

液态金属脆化(LME)

1922
1925-01-01
1930
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1922
1924
1927
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1940

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

相关发明、创新和技术原理

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