応力・ひずみ・水素拡散の分布解析に基づくプレス成形鋼板の水素脆化特性の解明
| Project/Area Number |
22K14497
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 26040:Structural materials and functional materials-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
味戸 沙耶 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20903834)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | 高強度鉄鋼材料 / プレス成形 / 水素脆化 / 水素可視化 / 応力 / ひずみ |
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| Outline of Research at the Start |
高強度鉄鋼材料の安全な実用化に向けて，実用環境下における水素脆化特性の解明が希求されている．なかでも，プレス成形して使用される高強度鋼板（プレス成形鋼板）は，成形により残留応力・塑性ひずみが不均一に導入され，これらの影響を受けて水素拡散挙動に分布が生じる．そのため，プレス成形鋼板の水素脆化特性を解明するためには，プレス成形鋼板特有の3つの水素脆化影響因子（残留応力，塑性ひずみ，水素拡散）の分布の検討が肝要となる．そこで本研究では，新規な水素可視化技術も用いた水素分布計測と有限要素法を用いた残留応力，塑性ひずみ解析に基づき，プレス成形鋼板の水素脆化特性の支配因子を解明する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
省資源・省エネルギーの観点から、鉄鋼材料は、高強度化が進められている。しかし、高強度鉄鋼材料は、材料内部に侵入した水素による破壊現象（水素脆化割れ）の感受性が高まることが課題である。そのため、高強度鉄鋼材料を実用化するためには、実用環境下における水素脆化特性の解明が必須である。自動車用高強度鋼板は、プレス成形して用いられることが多く、プレス成形により鋼板には残留応力や塑性ひずみが不均一に導入される。それらの影響を受けて、プレス成形鋼板は、水素拡散挙動に分布が生じる。本研究では、プレス成形鋼板へ適用可能な水素可視化技術を確立し、プレス成形鋼板の水素脆化特性の支配因子解明を目指している。
本研究ではプレス成形のうち、張出し成形を取り上げた。張出し成形を施した高強度鋼板中を透過する水素の可視化に取り組んだ。また、有限要素法を用いて張出し成形鋼板中の残留応力と塑性ひずみを解析した。その結果、張出し成形鋼板中の水素拡散は、塑性ひずみが大きい領域で遅くなることが分かった。すなわち、張出し成形鋼板中の水素拡散挙動は、残留応力に比べて、塑性ひずみの影響を大きく受けていることがわかった。
また、応力と塑性ひずみのそれぞれが鋼板の水素拡散挙動へ与える影響を明らかにするために、応力負荷下で適用可能な電気化学的水素透過電流計測システムを確立した。この計測システムを用いることで水素の拡散と固溶へ与える応力とひずみの影響を明らかにした。
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
