2022 Fiscal Year Annual Research Report
Multi-scale modeling and experimental study for the mechanism of hydrogen embrittlement based on the theory of crack-tip shielding by dislocations
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18H03848
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
東田 賢二 九州大学, 鉄鋼リサーチセンター, 学術研究員 (70156561)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西口 廣志 佐世保工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (00580862)
川崎 仁晴 佐世保工業高等専門学校, 電気電子工学科, 教授 (10253494)
定松 直 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (10709554)
下川 智嗣 金沢大学, 機械工学系, 教授 (40361977)
田中 將己 九州大学, 工学研究院, 教授 (40452809)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 水素脆化 / 破壊靭性 / 亀裂 / 転位遮蔽効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水素脆化は，社会基盤となる構造用金属材料の安全を脅かす深刻な問題であり，その原因解明と克服は喫緊に解決されねばならない社会的課題である．しかしこの問題には，破壊様式が巨視的には脆性的であるにも拘らず，微視的には延性的であるという従来理論では理解困難な一見矛盾した現象が存在しており，その原因の究明が極めて重要で有る．本研究ではその原因として，結晶性材料の破壊靭性に本質的な影響を及ぼす転位遮蔽効果に着眼し，それに対する水素の影響を検証し水素脆化の原因を究明する．本研究ではモデル結晶としてシリコン結晶を用いるが，これは転位の長範囲応力場を赤外線を使い可視化できるという大きな利点があるからである．
今年度は昨年度に続き，{100}シリコンウエハーに付したビッカース圧痕の角部から形成された亀裂とその周辺の内部応力分布への水素チャージの効果を，ビッカース圧痕の荷重レベルを0.98Nに加えて1.96Nでも確認するなど，内部応力の大きさを変化させて，水素の効果を確認した．さらにアルゴンガス中でも同様の実験を行い，そこでは水素ガス中で見られた亀裂進展や内部応力の減衰は全く見られず，ここまで観測された現象が水素特有のものであることが確認された．新たな{110}ウエハーも入手することが出来た．またECF23(European Conference on Fracture 2022)での講演，さらに" Effects of High-Pressure Hydrogen Gas Exposure on the Residual Stress Fields and Cracks around Vickers Indentations" と題する論文刊行など成果公表も進めた．また分子動力学のグループそしてプラズマ照射のグループ共に有用な成果を公表している．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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