看似“微不足道”的氢原子，可让运输舰一裂为二，原理你知道吗

二战时期，自由号货船停在湾港里，突然"莫名"被拦腰斩断，究其原因竟是源于宇宙中最"微不足道"的元素--氢。氢元素在地球无处不在，是构成生命最为重要的元素之一。之所以说它"微不足道"，是因为氢原子是元素周期表中质量最轻、体积最小的原子，很容易钻进其它材料中。

就好比一个袋子里即使已经装满了土豆，还是很容易再倒进去许多大米一样。钻进其它材料当中的氢会造成一种叫做"氢脆"的现象，从而使金属材料的塑性严重降低，同时意味着会导致材料的脆性严重增加。说的通俗一点，就是让材料变得很脆甚至产生裂纹，且一经产生就不可消除。

那么"氢脆"现象是如何产生的？金属是由原子构成，通常又都是晶体，所以构成金属的原子不是一盘散沙，更像是课堂里整整齐齐排排坐的小朋友，都是规规矩矩的。但是在现实的晶体中，并非所有原子都能像课堂上的小朋友那样踏实安分的待在自己的位置上，总有些不守纪律的原子会破坏晶体规律整齐的秩序，在晶体中形成缺陷。

其中点缺陷和位错是两种最基本的缺陷。点缺陷有两种，一种是空位另一种是间隙原子。顾名思义，空位就是金属原子"缺席"，就像课堂里空出了一个座位，间隙原子就是有外来原子"插班"，课堂挤进了一位新同学。不论哪种情况，对晶体来说都意味着性质发生了改变。

而位错是金属晶体中最重要的一种缺陷，就是原子的局部不规则排列。在外力的作用下，这些位错可以运动相互交割纠缠，正是这些位错的运动赋予了金属材料良好的变形能力。反之如果一种材料中的位错既少又不易运动，这种材料就很难发生变形，比如玻璃或者陶瓷一摔就碎。

当金属在凝固的过程中，一旦熔融其中的氢没能及时释放出来，向着金属中缺陷附近扩散，到室温时，原子氢就会在缺陷处结合成分子氢，并不断聚集，从而产生巨大的内压力，使得金属发生裂纹。前面提到的自由号货船，就是发生了"氢脆"现象。

除了氢脆还有一种"氢鼓泡"现象，同样对金属有着不小的威胁。钻进金属铝中的氢原子会让金属表面产生很多纳米级的小凹坑，这些凹坑为氢原子的聚集提供了便利。随着凹坑不断变大，氢原子越聚越多，就会把附着在金属铝表面的氧化膜"顶"起来，从而使材料表面出现鼓泡。

这些"氢鼓泡"会加速飞机发动机涡轮叶片的腐蚀和失效，也会削弱航天器太阳帆板的能力。如此一来就影响到了飞行器的正常工作。

参考文献：氢陷阱对钢氢脆敏感性的影响--材料保护。化学辞典-一化学工业出版社。安全工程大辞典-一化学工业出版社。氢脆介绍基础知识-一百度文库。