2017 Fiscal Year Annual Research Report
The effect of stress rate on hydrogen embrittlement mechanisms and the construction of quantitative evaluation on the characteristic of hydrogen embrittlement
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16K17976
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| Research Institution | Shonan Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大見 敏仁 湘南工科大学, 工学部, 講師 (90586489)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 水素脆化 / 数値解析 / ひずみ速度 / 疲労 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鉄鋼材料において材料中に水素が侵入することで発生する「水素脆化」現象は、未だにその原因が解明されていない。現在，水素濃度の上昇による金属結合への影響・局所塑性の促進・空孔生成エネルギの低下など様々な説が唱えられ，材料や使用環境によって破壊形態が変化する複雑なメカニズムを有していると推測できる。
一方で，水素脆化は材料中の水素濃度が局所的に増加することによって誘起される。従って，材料中の水素凝集メカニズムを解明することで，水素脆化が誘起されにくい条件をも知ることができる。しかしながら，水素濃度分布の実験的観察が困難であるため，数値解析を用いて水素濃度分布を求めるための研究が行われている。
本研究では，疲労条件下での応力集中部における水素凝集メカニズムに及ぼすひずみ速度を数値解析により明らかにし，実験的にも検証・考察を行った。本研究成果は，耐水素脆性が求められる構造物の設計や運用条件・破壊寿命予測などを可能とする。水素エネルギーインフラの安全性と経済性に寄与する重要な研究課題である。
本研究では，水素濃度に関する「ひずみ速度」の影響について数値解析を行った。この結果，鉄鋼材料やアルミなど多くの金属が有する「加工硬化に対してのひずみ速度効果」は無視できるものとの解析結果を得た。一方，水素凝集挙動自体には，「ひずみ速度が低いほど水素が凝集しやすくなる」という傾向があり，0.1～1ヘルツ程度の疲労条件下ではその影響が大きいことも確認された。加えて，水素チャージ材に対する疲労試験からは，疲労負荷の周波数によりき裂成長挙動の変化が見られた。これにより，ひずみ速度に依存して水素脆化メカニズムが変化する可能性を見出した。
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Research Products
(2 results)
