Exploración de parámetros de ensayos de permeación de hidrógeno para aleaciones de alta entropía

Las normas de ensayos de permeación de hidrógeno para materiales metálicos, como ASTM G148 e ISO 17081, se refieren al uso de configuraciones electroquímicas similares a las celdas de Devanathan-Stachursky. Este tipo de configuración consta de dos celdas electroquímicas separadas por la muestra de prueba, que actúa como una membrana. Una de las celdas se encarga de cargar un lado de la muestra con una concentración constante de hidrógeno superficial. La segunda celda se encarga de oxidar el hidrógeno en el otro lado y monitorear la velocidad a la que este se efunde a través de la membrana. Tanto los parámetros de trabajo en cada celda como el espesor de la membrana dependen en gran medida del material y del electrolito.

Las normas y la literatura científica guían las condiciones efectivas de las pruebas de permeación según el material de la membrana y el electrolito. Se pueden encontrar estudios exhaustivos sobre aleaciones industriales comunes, como hierro, acero inoxidable o aleaciones de níquel. Sin embargo, el desarrollo de aleaciones de alta entropía (HEA) ofrece una amplia gama de opciones de aleación cuyas condiciones de ensayo no siempre se abordan en la literatura. Estas aleaciones se componen de varios elementos principales y pueden presentar propiedades inesperadas. En los últimos años se ha explorado el comportamiento de aleaciones equiatómicas y no equiatómicas de CoCrFeMnNi en entornos de hidrógeno con resultados prometedores. Esto sugiere que las HEA podrían utilizarse como barreras de hidrógeno, pero cada nueva combinación de aleaciones supone un nuevo reto experimental.

Para contribuir al estudio de la permeación de hidrógeno en diferentes familias de HEA, un consorcio compuesto por dos universidades, tres institutos de investigación, dos fabricantes de productos metálicos y un clúster orientado a la industria está desarrollando un proyecto de investigación (más información disponible en [enlace faltante]). Como se mencionó anteriormente, uno de los problemas que se enfrentan es la determinación de un conjunto efectivo de parámetros de ensayo de permeación para las aleaciones estudiadas en el proyecto. El objetivo de esta contribución es compartir con la comunidad científica los avances logrados hasta la fecha por el consorcio, que abarcan:

• Análisis microestructural y de difracción de rayos X de los materiales fabricados.
• Estudio electroquímico de las aleaciones para explorar las condiciones de la prueba de permeación.
• Resultados de la prueba de permeación de hidrógeno según los parámetros de prueba definidos.