摘要
氢扩散在决定钢材是否容易发生氢脆方面起着关键作用，但由于实验方法的差异，所报道的扩散系数值往往存在较大波动。气体氢渗透实验虽然更能反映实际使用条件，但极易受到表面边界条件和捕获效应的影响，从而导致分析得到的扩散系数出现偏差。在本研究中，不列颠哥伦比亚大学奥卡纳根分校的高性能动力总成材料实验室开发了一种气体氢渗透实验方法。该实验室还引入了专门的气体管理系统，以实现压力阶跃的精确控制，从而能够在气体充入条件下收集部分渗透过程的数据。该方法被用于纯铁和API 5L X60管道钢的测试，以研究不同微观结构复杂度材料中的氢扩散及捕获行为。研究结果表明，在完整的充放气压力范围（0–2 MPa）内进行的实验所得到的扩散系数，反映了受可逆氢捕获影响的有效参数；而通过逐步增加压力（1–2 MPa）进行的实验，则能更准确地估算出由晶格结构控制的扩散情况。在充气表面涂覆钯涂层可促进氢气进入，降低表面阻抗效应，进而使实验结果更符合菲克扩散定律的描述。
