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YT Lin, X An*, Z Zhu, MLS Nai, CW Tsai, HW Yen*, Effect of cell wall on hydrogen response in CoCrFeMnNi high-entropy alloy additively manufactured by selective laser melting, Journal of Alloys and Compounds 925, 166735 (2022)
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ZH Lai, YT Lin, YH Sun, JF Tu, HW Yen*, Hydrogen-induced ductilization in a novel austenitic lightweight TWIP steel, Scripta Materialia 213, 114629 (2022)
常用金屬材料僅需數個ppmw的氫進入材料中，便能造成材料機械性能的退化，因而加速或加劇其引裂，此現象稱為氫脆或延遲破壞，而氫在材料製造程序或服役過程中無所不在，材料的氫脆敏感性不僅限制了材料的應用範圍，也是氫能在淨零碳排目標中必須面對的議題。
材料科學與工程學系顏鴻威教授在高熵輕量鋼的開發研究中意外發現氫延之現象，不僅抑制氫脆的發生，甚至還可以獲得額外的延性，不僅解決TWIP鋼之氫脆問題，並研判此機制為材料疊差能(stacking fault energy)受氫影響提高了材料表面變形雙晶效率(twinnability)，表面層高密度雙晶抑制的材料表面的區域不穩定性，延遲破壞發生，故達到更優異之延性(Figure 1)。為進一步了解氫延現象的可控性，研究團隊使用熱處理改變差排胞組織，並控制了材料的twinnability，將有氫脆問題的積層製造CoCrFeMnNi高熵合金轉變為氫延之特性(Figure 2)，並提出面心立方晶體合金之twinnability對材料氫脆至氫延轉變之歸納(Figure 3)。氫延性高熵輕量鋼未來可用於低溫液態儲氫容器，取代現行Ni含量較高的不銹鋼，而氫延性積層製造高熵合金可用於表面處理，應用於氫能相關管線或微小器件之抗氫脆鍍層。本研究獲國科會高熵專案計畫NSTC-109-2224-E-002-002、政府科技發展計畫NSTC-111-3116-F-002-005、前瞻綠色材料高值化研究中心、高熵材料研發中心經費補助支持，目標發展未來氫能科技所需之前瞻合金材料，以加速氫能之發展與佈局。(材料系顏鴻威教授兼工學院國際事務執行長提供)
Figure 1 高熵輕量鋼之氫延性與表面高密度變形雙晶
Figure 2 積層製造CoCrFeMnNi高熵合金之氫延性與差排胞組織工程
Figure 3變形雙晶效率(twinnability)對氫脆與氫延機制之歸納