低压环境中材料的氢损伤测试技术

发布时间：2021-07-12 18:58

　　为了评估极紫外光刻（EUVL）机结构材料的氢损伤行为,提出首先采用低压气相充氢的方法获得不同充氢时间下材料内的氢含量及其变化趋势,同时采用电解充氢恒载荷拉伸试验获得不同氢含量材料的门槛应力值、氢脆指数及变化趋势;然后将两者结合从而评判一种材料在低压气相氢环境中的氢脆敏感性及其随时间的变化趋势。采用该试验方法对比测试了304不锈钢（304SS）和65Mn弹簧钢在低压环境中的氢损伤行为,结果表明:两种材料置于室温10Pa氢环境的时间越长,其氢脆敏感性越低,越不容易发生氢损伤;且材料内氢含量相同的条件下,65Mn弹簧钢比相304SS的氢脆敏感性高。该试验方法可用于EUVL中大部分结构材料的氢损伤行为评估,且试验结果具有指导意义。 

【文章来源】：腐蚀与防护. 2020,41(09)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

氢损伤测试装置示意图

极紫外光刻机（EUVL）真空系统使用的结构材料众多，为探索验证以上氢损伤测试及评估方法，选择常发生氢脆的65Mn弹簧钢材料进行试验；同时选择通常不发生氢脆的304不锈钢作为对照组进行试验。表1和表2为两者的化学成分和常规力学性能参数。充氢试验前，试样需要磨削以保证表面光亮；充氢结束后立即进行氢含量测试；两种材料都采用0.5mol/L H2SO4+0.22g/L硫脲混合溶液作为电解液；试样断裂后，采用扫描电子显微镜观察断口形貌。2 结果与讨论

充氢时间相同情况下，304SS试样的氢含量比65Mn钢试样的高很多，这与两种材料的组织结构有关，尤其晶体结构对氢的溶解度最有影响，氢原子通常处于金属点阵的间隙位置。65Mn钢的微观组织为珠光体，即片层状铁素体（α-Fe）和渗碳体的交替排列，且α-Fe的数量远远大于渗碳体的；304SS为奥氏体不锈钢。65Mn中的α-Fe为体心立方金属，氢很可能存在其四面体间隙中；304SS的奥氏体为面心立方，氢很可能存在其八面体间隙位置[15]。因八面体间隙大于四面体间隙的大[6]，故304SS对氢的溶解度比65Mn钢的更高。2.2 电解充氢恒载荷拉伸试验

【参考文献】：
期刊论文
[1]氢与金属的微观交互作用研究进展[J]. 解德刚,李蒙,单智伟.  中国材料进展. 2018(03)
[2]电化学充氢下2.25Cr1Mo0.25V钢氢脆敏感性研究[J]. 胡海军,李康,武玮,程光旭,弓卫军.  西安交通大学学报. 2016(07)
[3]电化学充氢前后304L奥氏体不锈钢的塑性对比[J]. 蒋旺,巩建鸣,王艳飞,姜勇,荣冬松.  机械工程材料. 2012(02)
[4]阴极极化对907钢氢脆敏感性的影响[J]. 杨兆艳,闫永贵,马力,张桂玲.  腐蚀与防护. 2009(10)
[5]高强度管道钢氢致开裂门槛应力测定[J]. 张涛,李著信,苏毅,孙新岭.  油气储运. 2002(08)
[6]Ni3Al+NiAl双相合金的氢致开裂[J]. 李金许,李红旗,王燕斌,乔利杰,褚武扬.  金属学报. 2001(10)



本文编号：3280473