报告题目：氢促进局部塑性的晶体取向相关性与氢致界面解离

报 告 人：南方科技大学 王帅  教授

报告时间：2025年9月28日（周日）上午9:30

报告地点：莫干山校区材料楼C306会议室

邀 请 人：材料成型与控制工程研究所 周成双 教授

报告人简介：

王帅，现任南方科技大学长聘副教授（正高、博导），入选国家级青年人才计划、深圳市“孔雀计划”B类人才。长期致力于 “抗失效金属增材制造研究”，针对特种材料3D打印困难、环境脆裂、性能控制等挑战，在近无缺陷打印、光电复合增材、抗氢脆制造等方面取得了系列原创性成果。主持国家重点研发计划“增材制造与激光制造”青年科学家项目，同时，还先后承担了国自然青年/面上、军科委173计划、广东省重点领域项、深圳市面上/国际合作/重大项目、发改委医工融合项目等。在相关领域以第一/通讯作者发表SCI/EI论文41篇，其中有12篇发表在金属材料顶刊《Acta Materialia》。连续入选斯坦福大学全球前2％顶尖科学家榜单。获聘中国科技期刊卓越行动计划《JMST》、《Corrosion Communications》等学术杂志青年编委。先后荣获评青年教师教学竞赛一等奖、南科大首届“良师益友”、优秀研究生导师、优秀教学奖等。

报告内容摘要:

 氢脆于1875年被发现，是金属在临氢、腐蚀、核反应堆环境中面临的严重失效现象之一。虽然经过了一个半世纪的实验和理论研究，氢脆还存在很多未解难题，尚无大一统理论的出现。近年来，“氢促进局部塑性”（HELP）理论逐渐被多数研究者接受，指出氢的存在会加速位错的演化，促进材料过早达到其可承受塑性变形的极限，是导致氢脆失效的主要原因。然而，氢促进的位错演化与断裂过程之间的联系仍不清楚，揭示氢对位错演化的影响对于全面理解氢脆的物理过程至关重要。其中一个关键的问题是氢对位错演化是否与晶体取向相关，若相关，则可以在制造过程中通过设计金属晶体取向，提升金属在氢环境中的兼容性。通过设计跨尺度的试验路线和表征手段，避免诸如表面效应、应变水平、应变速率、氢浓度和合金杂质等混杂因素对实验结果的影响，本研究系统的分析了[100]、[110]和[111]取向的充氢与未充氢纯镍晶粒的位错演化，揭示了氢不仅会影响位错胞状组织的大小，还会细化位错胞块组织。通过定量对比位错密度和位错组态单元尺寸，研究结果证明了氢对位错组态演化的促进作用在不同取向的晶粒中是不同的，促进程度从高到低遵循[100] > [111] > [110]的顺序。在不同取向晶粒中的位错演化行为导致晶界处变形无法协调，影响材料在含氢条件下的变形和开裂行为。研究揭示了氢对位错演化促进作用与取向相关，并建立了其与提前失效的关系。这些发现为抗氢脆金属部件的设计和制造提供了新的路线与理论指导。