2016 Fiscal Year Annual Research Report
Evaluation of hydrogen distribution at vicinity of a crack employing a local strain measurement
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15K17930
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
高桑 脩 九州大学, 水素材料先端科学研究センター, 特任准教授 (60633518)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 水素脆化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水素社会の実現は次世代エネルギーインフラ業界の課題であるが，金属材料中に侵入しその強度特性を劣化させるいわゆる水素脆化を起こすことが広くしられている。また，水素はき裂先端などの応力集中部に凝集してき裂進展を大幅に加速させるため，疲労寿命に大きな影響を及ぼす。したがって，き裂先端などへの水素凝集挙動を把握する必要があるが，その実験的評価は非常に難しい。そこで本研究テーマではき裂先端などの応力集中部への水素凝集挙動を明らかにするために，微小部エックス線ひずみ測定を用いて水素固溶に誘起された局所ひずみ（水素誘起ひずみと定義する）を評価した。まず，エックス線評価可能深さを考慮すると水素濃度と水素誘起ひずみとの間には線形相関関係があることを明らかにした。次に，予き裂を導入した後に冶具を用いて引張負荷をかけた状態で水素チャージを実施し，き裂先端からひずみ分布を測定した。その結果，き裂先端の応力集中により先端からの距離に対して水素誘起ひずみが極大値を持って分布し，それは応力特異性を表す応力拡大係数の変化により変化することを明らかにした。応力拡大係数が増加するほどき裂から離れる位置で極大値を持ち，近づくほど近い位置で極大値を持った。さらに，応力拡大係数が小さいほど極大値が増加する結果を得た。
最後に，表面改質にてマクロな圧縮ひずみを導入した表面に対しても同様の試験を実施した。圧縮ひずみが導入されるほど水素誘起ひずみの極大値が減少し，明確な分布を持たなくなっていった。これはき裂先端の応力場が圧縮ひずみにより変化したことに起因する。すなわち，巨視的に見て水素凝集が抑えられた可能性を示唆している。
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Research Products
(4 results)
