| Project/Area Number |
19J21267
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
岡田 和歩 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 水素脆性擬へき開破壊 / 水素脆性粒界破壊 / 収束イオンビーム加工 / 透過電子顕微鏡 / 3次元構造 / 転位形態 / 中性子回折実験 / 水素脆性 |
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| Outline of Research at the Start |
高強度を示す低炭素マルテンサイト鋼は水素脆性感受性が高いことが知られている．水素脆性とは水素によって材料の機械特性が劣化する現象であり，実用的に大きな問題であるが，未だその本質的機構は解明されておらず，この機構が解明されれば組織制御による水素脆性抑制の重要な指針となる．非常に複雑なマルテンサイト組織は詳細な水素脆性機構を研究するには不向きである．そこで本研究は，マルテンサイト鋼と同じBCC構造であり，複雑な組織を持たないフェライト鋼の塑性変形に水素が及ぼす影響とその原理を明らかにし，マルテンサイト鋼の水素脆性と比較・検討することで，BCC鋼の水素脆性破壊機構の全容を解明するものである．
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度には、BCC 鋼の水素脆性に伴い現れる擬へき開破壊において、{011} すべり面が本質的に重要な役割を果たすことを明らかとした。さらに、フェライト鋼において、水素により (i) らせん転位の刃状転位に対する相対的な易動度が上昇すること、(ii) 絡まり合った転位形態に発達すること、(iii) 破壊が生じる直前のひずみ量においてらせん転位密度が上昇することを見出した。この結果に基づいて、らせん転位のジョグ引きずり運動により導入された空孔が {011} すべり面近傍で連結・成長することによる擬へき開破壊機構を提案した。
2年度目には、フェライト鋼の水素脆性擬へき開破壊において {011} すべり面に働く分解垂直応力が重要な役割を果たすことを見出した。これは、水素脆性擬へき開破壊は、単純に水素によってすべり変形が助長されることで生じるすべり面分離のような現象ではなく、塑性変形によって導入された空孔の連結による破壊機構などを考える必要性を示唆しており、初年度に提案した機構を支持する結果である。
最終年度では、2年度目と同様の解析をマルテンサイト鋼に対して行い、フェライト鋼と同様の結果を得た。したがって、フェライト鋼とマルテンサイト鋼の水素脆性擬へき開破壊は同一のメカニズムにより生じたことが明らかとなった。最終年度では、さらに、旧オーステナイト粒界における偏析炭素濃度を増加させることで水素脆性粒界破壊を抑制し、マルテンサイト鋼の水素脆性特性を向上させることに成功した。
このように、本研究では、水素存在下の塑性変形により形成される微視組織に基づきBCC 鋼の水素脆性擬へき開破壊の統一的なメカニズムを明らかにし、当初の研究目的を達成している。さらに、組織制御により水素脆性破壊機構を抑制することでマルテンサイト鋼の水素脆性特性を向上させることにも成功しており、大きな成果を収めたと言える。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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