金属間化合物の水素誘起脆化における結晶欠陥と溶質原子の役割

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455315
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 高杉 隆幸 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (20108567)
• Keywords: 水素脆化 / 金属間化合物 / 環境脆化 / 水素 / 結晶欠陥 / 溶質原子

Research Abstract

環境から浸透した水素に起因する金属間化合物の脆化現象における結晶粒界、転位,空孔等の結晶欠陥および微量不純物ならびに溶質原子の影響とその機構について、主としてNi_3(Si,Ti),Co_3Ti,Ni_3Al等のL1_2型金属間化合物について研究を行った。
結晶粒界は水素の輸送経路ならびに凝集サイトとして働き、かつここでの結合強度が水素の存在により低下するために脆化が増長されること、一方、転位や原子空孔は水素のトラップサイトとして作用するために、かえって、水素脆化と抑制する働きを有していること等を明らかにした。これらの成果に基づき、前変形処理やショットピーニング処理をすることによりこれら金属間化合物の環境脆化を著しく低減させ得ること等の実用的成果を得ることができた。一方、BやC等の微量不純物元素添加によりNi_3(Si,Ti)やNi_3Al等の環境脆化が抑制されることを観察した。その機構として、これら微量元素が結晶粒界に高濃度に偏析することにより、環境から浸透する水素原子の輸送の妨害、あるいは結晶粒界でのサイトの競合により発現していることを提案した。さらにまた、多くの合金元素が、著しく環境脆化に影響を及ぼすことを観察した。いくつかの合金元素が環境脆化を抑制することを見い出し、水素の速度論と破壊機構論に基づいてその抑制機構の検討を行った。

Research Products

• [Publications] C. L. Ma: "Supplession of Environmental Embrittlement of Ni_3 (Si, Ti) Alloys by Shoto Peening" Scripta materialia. 34,7. 1131-1138 (1996)
• [Publications] C. L. Ma: "The Effect of Trapped Hydrogen on Mechanical Behavior of Ni_3 (Si, Ti) Infermetallic Compound" Acta Materialia. 44・4. 1349-1359 (1996)
• [Publications] C. L. Ma: "The Effect of Pre-Deformation on Environmental Embrittlement of Ni_3 (Si, Ti) Alloys" Scripta Materialia. 34,10. 1633-1639 (1996)
• [Publications] T. Takasugi: "Hydrogen-Lattice Defect Interaction in Embrittlement of L1_2 Ordered Intermetallics : A Review" Intermatallic. 4,1. S181-S187 (1996)
• [Publications] H. Tanabe: "Cathodic Behavior of Boron-and Chromium-added Ni_3 (Si, Ti) Infermetallics having High Resistance to Hydrogen-Induced Embrittlement" Intermatallics. 4,1. S189-S192 (1996)
• [Publications] H. Saitoh: "Suppression of Hydrogen Segregation at Grain Boundary at Boron Addition in L1_2-Type Ni_3 (Si, Ti) Alloy" J. of Materials Science Letters. 15,15. 1297-1299 (1996)