材料氢脆涡流评价的有限元仿真研究

摘要

针对扩散氢在材料内部渗透和聚集引起的氢脆问题，提出了一种基于涡流信号的表征方法。以电化学充氢试样为研究对象，首先基于Fick定律计算了电化学充氢过程中试样的氢分布，然后基于电磁感应原理运用COMSOL Multiphysics建立了不同氢分布状态下材料氢脆的涡流检测有限元模型，通过数值计算分析时谐电磁场激励下试样的感生涡流场分布及检测线圈的电磁场量图，并通过原位拉伸实验定量表征氢脆程度，最后分析了氢脆指数-涡流响应信号之间的关联机制，进行实验验证。研究结果表明，金属材料的氢脆程度与所含氢含量密切相关，时谐电磁场作用下的涡流信号与氢脆程度呈现线性相关，验证了材料氢脆涡流评价的有限元模型的有效性。