Hidrogeno permeazioa eta difusioa gogortasun handiko altzairuetan
Gogortasun handiko materialetan (egitura-altzairuak eta ultra erresistentzia handiko altzairuak, esaterako) hidrogeno bidezko hauskortasunak eragiten ditu pitzadurak karga azpkritikoetara hedatzea edo hausturak hastea bezalako akatsak, eta, ondorioz, propietate mekanikoak galtzen ditu, hala nola harikortasuna, gogortasuna eta irmotasuna. 1875ean Johnsonek lehen aldiz jakinarazia, propietate mekanikoen galera ingurunean hidrogenoaren presentzia ezabatzean iraultzen dela ere ikusi zuen. Erabilera isolatuko eremuetan (itsas ingurune oso zehatzetan edo oil & gasean, esaterako) aurkitutako efektu hori gero eta nabarmenagoa da, eta soluzio larriagoak eskatzen ditu, hidrogenoa erregai gisa erabiltzearekin eta itsasoko energia eolikoa edo offshore-a sortzearekin lotutako garapen bizkorra dela eta.
Hidrogenoak material metalikoen zailtasunean eta nekearen aurkako portaeran duen eraginari buruzko ikerketak daude. Azterketa horietan frogatuta dago hidrogeno atomikoak altzairuan duen hedapen-abiadurak kontrolatzen duela hauskortasun mekanikoa. Oro har, metalaren/hidrogenoaren sistema batean honako prozesu hauek bereiz daitezke: (i) metalean prozesu katodiko batek sortutako hidrogeno atomikoaren sarrera, (ii) hidrogenoa metalaren barruan garraiatzea (zabaltzea) eta (iii) hidrogenoa disoluzio solidoan edo egitura-akatsetan harrapatzea.
Ikusi dugunez, kristal-akatsek rol nagusia dute hidrogenoa materialean xurgatzean eta hedatzean. Behaketa esperimentalek abalatutako azterketa teorikoek iradokitzen dute hidrogenoaren presentziak kristal-akatsak sortzeko energia murrizten duela, hala nola dislokazioak, hutsak, ale-ertzak edo pitzadura-gainazalak. Era berean, hidrogenoa akats horien inguruan kontzentratzen da, finkatzeko gaitasun (hydrogen trapping) askoz handiagoa baitute.
Kontuan hartu beharreko beste erlazio garrantzitsu bat hidrogenoaren eta materialaren prezipitatuen arteko interakzioa da, izan ale-fintzaile gisa erabilitako karburoak edo nitruroak, izan prezipitazio bidezko gogortzaileak, izan tratamendu termikoren baten ondoren prezipitatu diren bigarren mailako faseak. Hidrogenoa prezipitatu finetan harrapatuta geratzen da (hala nola V, Nb edo Ti karbonitruroetan), altzairuaren hidrogeno-xurgapena handituz eta haren difusibitatea murriztuz. Prezipitatu fin horiek (hamarnaka nm erradiokoak) altzairuen hidrogeno bidezko hauskortasunarekiko erresistentzia hobetzen dute, mikroaleatzailerik gabeko erreferentzia-altzairuaren aldean.
"Hidrogenoarekin kontaktuan dauden material metalikoen portaera hobeto ulertu behar dugu, elementu honetan aberatsak diren inguruneetan aleazio eta egitura iraunkorragoak diseinatu eta fabrikatzeko".
300 bar-eko presioetara arteko hidrogenoa biltegiratzeko sistemek josturarik gabeko altzairuak edo aluminioa erabiltzen dituzte elementu nagusi gisa. Hala ere, 350 bar-etik gorako presio handietara iristeko, beira-zuntzezko geruzaz eta erretxina konposatuz estalitako metalezko materialen egitura konplexuak behar dira, fabrikazioa eta, batez ere, balio-bizitzaren amaieran birziklatzea konplexu egiten dutenak.
Geruza anitzeko konpositeak bi materialen berezko propietateak konbinatzen dituzten aleazioen konbinazio bat dira, eta, aldi berean, inpaktuarekiko erresistentzia edo mekanika bezalako propietateetan efektu biderkatzailea dute. Bitarteko geruza sendoak garatuz erabiliz, material horiek gaur egun planteatutako konbinazio konplexuaren etorkizuneko alternatiba gisa pentsa daitezke.