| Project/Area Number |
21K03763
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
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| Research Institution | Sasebo National College of Technology |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | 水素脆化 / 製膜 / 水素侵入防止 / コーティング |
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| Outline of Research at the Start |
水素脆化は社会インフラや新エネルギー関連技術の根幹をなす構造用金属材料の安全を脅かす深刻な問題であり、その克服は喫緊の社会的問題である。構造用金属材料には、異種金属を結合させることで、特性を発現させるものが多く存在する。異種金属界面にはBCC、FCC、HCPなどの異種結晶界面、マルテンサイト・フェライトなどの組織異相界面などが考えられる。これらの金属異相界面の不整合性は水素トラップの効果を有することから、粉体ターゲットスパッタリング法や電気メッキによって生成した異種金属の微細粒界面間に生じる水素トラップ効果を明らかにし、耐水素脆化を実現する膜の技術の革新に挑む。
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| Outline of Final Research Achievements |
We conducted exposure tests in high-temperature hydrogen gas on test pieces of various materials, including S25C steel, S45C steel, SCM435 steel, SUS304 steel, and FC200. As a result, we were able to create a coating containing multiple alloys on the coated parts, and achieved nearly 100% hydrogen ingress prevention by forming a coating part, except for FC200. In hydrogen infrastructure, there are components with complex shapes such as joints, and we found that it is possible to form a film on such components using the Al powder heat treatment coating method. We also conducted hydrogen ingress prevention analysis and conducted the verification of the coating.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
学術的意義：本研究成果により、水素侵入防止効果のある膜中の微粒子の界面状態と水素侵入防止効果の関連性についての重要な知見が得られました。また、製膜材の引張試験において、未チャージ材、水素チャージ材いずれにおいても、母材が塑性変形を開始すると膜にき裂が生じますが、内部起点の破壊となることが確認されました。
社会的意義：本研究成果が水素インフラに実用化されれば、母材中への水素侵入防止が期待できます。その結果、JARIなどに認められているSUS316Lなどの高コスト材に代わり、炭素鋼や低合金鋼に製膜した材料で代替可能となり、水素社会の安全性と経済性の両立が実現可能となると考えられます。
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