莱奥本材料中心利用 HA 100 进行氢气影响下的精确材料分析
案例学习
- 客户： 莱奥本材料研究中心
- 地点：奥地利莱奥本
- 行业： 研究机构与学术领域，金属，合同测试
- 主题： MCL：氢气影响下的材料和部件试验
莱奥本材料研究中心
莱奥本材料中心树立材料测试新标准
莱奥本材料研究中心 (MCL) 是材料科学领域的知名研究机构，专注于工业用创新材料的开发、优化和表征。MCL 有限责任公司成立于 1999 年，一直都是能力出色的工业合作伙伴。其所有者拥有深厚的学术底蕴，包括莱奥本矿业大学、Joanneum Research、Leoben Holding、奥地利科学院、维也纳工业大学和格拉茨技术大学。MCL 作为材料和表面能力中心，致力于帮助其合作伙伴开发高性能材料和可持续材料，尤其是在微电子、机械工程、航空航天和能源技术领域。
材料氢相容性分析是该机构的关键研究主题之一。氢气是一种环保能源，能够破坏材料的微观结构，从而影响其机械性能。因此，MCL 正专注于研究氢气和材料之间的相互作用以及氢暴露引起的相关材料变化，并根据研究成果制定材料优化方法和用于富氢环境的部件安全设计方法。
MCL 拥有 ISO IEC 17025 认证的测试实验室，支持各种重要的金属材料机械测试方法，例如硬度试验、拉伸试验、断裂韧性试验、疲劳裂纹扩展试验和疲劳试验。MCL 还提供数值模拟和基于模型的材料开发解决方案，以准确预测材料性能和提高流程效率。失效分析和材料分析对于早期识别潜在薄弱点和提高部件耐久性至关重要。该研究所通过运用跨学科专业知识，以及与工业和科技领域保持密切合作，为未来创新和可持续材料解决方案的开发做出了重要贡献。
任务
精确研究氢气影响下的性能损耗
莱奥本材料研究中心提供重要的材料数据，帮助科技和工业领域开发适合氢气应用的材料。该机构专注于研究金属等材料与氢气接触后的性能损耗（材料变化、裂纹形成和裂纹扩展）。
MCL 在不同压力和温度条件下进行全面的材料表征，从而模拟实际应用条件（例如氢气管道和储罐制造商的应用条件），并据此研究裂纹如何出现和扩展，以及如何影响材料的抗裂性。
研究数据对于开发安全耐用的材料和满足氢气基础设施的要求至关重要。发电和运输等诸多行业的客户都能受益于这些成果并改进其产品。MCL 始终积极推动氢气技术进一步发展，并帮助客户探索创新解决方案。
ZwickRoell解决方案
电液伺服疲劳试验机 HA 100
HA 100 电液伺服疲劳试验机可以帮助 MCL 进行氢气影响下的材料表征。HA 100 配备一个集成高压釜，压力最高可达 400 bar，温度范围为 -50 °C 至 +150 °C。该设备不仅能精准确定力值和伸长率，还能使用直流电位降法精确测量原位裂纹伸长率。电流通过试样时，设备会测量裂纹扩展所引起的电位变化，从而精确得出裂纹伸长率。
这台特殊设备让 MCL 得以非常灵活地使用各种尺寸的试样开展准静态试验、断裂力学试验和疲劳试验（HCF、LCF）。为了保证试验准确性，所有测量传感器（比如力、缺口扩展、应变以及原位裂纹长度测量）都必须能够在高压和高温等极端条件下精确、可靠地完成测量。我们格外关注这一方面（例如在低试验力和高试验力范围内的压力补偿高精度力测量），以确保系统能够满足传感器精度方面的所有标准要求。
如果裂纹长度测量对精度要求很高，除了常用的合规性方法外，系统还支持 MCL 已应用多年的直流电位降法 (DCPD)。这能够保证裂纹长度测量的精确性、可靠性和安全性，对于复杂的断裂力学试验（J-R 阻力曲线和疲劳裂纹扩展）至关重要。为试验机配备软件时，我们格外注重确保软件可以执行和评估最重要的金属材料标准化试验方法，包括拉伸试验、断裂韧性测量、疲劳裂纹增长以及应变控制疲劳试验。
凭借上述特定设备，HA 100 能够提供完整的氢气技术研发和测试服务解决方案，从而支持 MCL 未来继续开发安全高效的材料。
结果
高效精确的材料测试
HA 100 支持在 -50 °C 至 150 °C 的温度范围内开展高压氢气和其他氢气混合物影响下的复杂机械测试。这种高精度试验系统解决方案让 MCL 得以聚焦于氢气等因素影响下的断裂力学测试，同时成功应对与氢气影响相关的挑战。
MCL 在材料测试领域拥有约 25 年的经验，精通各种试验方法。该中心还配备 ISO IEC 17025 认证的测试实验室，目前可支持 18 种机械测试程序，以确保能够采用标准化测试程序开展可靠且高质量的测试。MCL 计划将氢气环境试验方法也纳入认证范围。该中心借助 HA100 获得了新的竞争优势，原因在于：MCL 在标准试验程序方面积累了多年经验，如今这些经验可以立即应用于氢气环境测试，从而改善服务的效率和成本效益。该中心还能提供快速可靠的结果，帮助客户开发更安全、性能更好的材料和产品。因此，MCL 可以有效满足行业日益增长的需求，并推动创新材料的开发。
“灵活且高精度的设备让我们得以高效、精确地进行氢气影响下的复杂试验，并开发创新的材料解决方案”。
Stefan Marsoner 博士
，莱奥本材料研究中心材料与服务部门负责人。
