• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

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

Research Project

Project/Area Number 18H03848
Research InstitutionKyushu University

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)

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)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Keywords水素脆化 / 破壊靭性 / 亀裂 / 転位遮蔽効果
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.

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

  • Research Products

    (21 results)

All 2023 2022

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results)

  • [Journal Article] Preparation of Ti and Fe Composition Gradient Thin Films by Sputtering with Mixed Powder Targets2023

    • Author(s)
      Tahahiko Satake, Hiroharu Kawasaki and Shinichi Aoqui
    • Journal Title

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      Volume: 21 Pages: 1-6

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2023-021

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects of High-Pressure Hydrogen Gas Exposure on the Residual Stress Fields and Cracks around Vickers Indentations2022

    • Author(s)
      Hiroshi Nishiguchi , Masato Ino , Jun Fujise , Toshiaki Ono , Masaaki Tanaka, Kenji Higashida
    • Journal Title

      Procedia Structural Integrity

      Volume: 42 Pages: 1442-1448

    • DOI

      10.1016/j.prostr.2022.12.184

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of Crack-tip Shielding by Dislocations on Fracture Toughness in Relation to Hydrogen Embrittlemen2022

    • Author(s)
      Kenji Higashida, Masaki Tanaka, Sunao Sadamatsu
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 62 Pages: 2074-2080

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2022-237

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 材料の力学的性質に関する教育と研究 ― 大学と高専を経験して ―2022

    • Author(s)
      東田賢二
    • Journal Title

      水曜會誌

      Volume: 25巻ダイ号 Pages: 416-424

  • [Journal Article] Molecular Dynamics Simulation of the Effect of Cementite Decomposition on Yield Phenomena in Pearlite Microstructure2022

    • Author(s)
      T. Shimokawa, T. Oto, T. Niiyama
    • Journal Title

      ISIJ Internationa

      Volume: 62 Pages: 343-352

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2021-357

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Synergistic Effect of Different Plastic Deformation Modes: Molecular Dynamics Study on Strength of Crystalline/Amorphous Mixed Systems2022

    • Author(s)
      T. Shimokawa, K. Hara, T. Niiyama
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 63 Pages: 1224-1231

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-Z2022007

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 疲労現象に現れる転位壁と可動転位の相互作用に及ぼす 粒界の影響:原子モデルによる検討2023

    • Author(s)
      秋山拓哉,新山友暁,下川智嗣
    • Organizer
      日本金属学会2023年春期第172回講演大会
  • [Presentation] TWIP 現象における強度の最適双晶厚さに関する原子シミュレーション2023

    • Author(s)
      下川智嗣,Islam Mohammad Razzakul,新山友暁
    • Organizer
      日本金属学会2023年春期第172回講演大会
  • [Presentation] 調和組織材料の強度に対する転位パイルアップモデルによる考察2023

    • Author(s)
      清田渓斗,新山友暁,下川智嗣
    • Organizer
      日本金属学会2023年春期第172回講演大会
  • [Presentation] Trial of elemental gradient functional thin films preparation by sputtering with mixed powder targets II2023

    • Author(s)
      Hiroharu Kawasaki, Tamiko Ohshima, Yoshihito Yagyu, Takeshi Ihara, Yusuke Hibino, Takahiro Satake, Yoshiaki Suda
    • Organizer
      ISPlasma2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of High-Pressure Hydrogen Gas Exposure on the Residual Stress Fields and Cracks around Vickers Indentations2022

    • Author(s)
      Hiroshi Nishiguchi , Masato Ino , Jun Fujise , Toshiaki Ono , Masaaki Tanaka, Kenji Higashida
    • Organizer
      23rd European Conference on Fracture
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 多元系合金における粒界移動抵抗の遷移メカニズムに関する原子論的検討2022

    • Author(s)
      谷光平,新山友暁,下川智嗣
    • Organizer
      日本材料学会第7回マルチスケール材料力学シンポジウム
  • [Presentation] 分子動力学法を用いた変形双晶核生成挙動の力学解析2022

    • Author(s)
      下川智嗣,村山光宏,辻伸泰
    • Organizer
      日本金属学会 2022年秋期 第171回講演大会
  • [Presentation] 固執すべり帯を構成する転位組織の安定性に対する粒界の影響:分子動力学シミュレーションによる検討2022

    • Author(s)
      秋山拓哉,新山友暁,下川智嗣
    • Organizer
      日本金属学会 2022年秋期 第171回講演大会
  • [Presentation] 変形双晶の核生成条件に関する原子シミュレーション2022

    • Author(s)
      下川智嗣
    • Organizer
      日本機械学会第35回計算力学講演会
  • [Presentation] Elemental gradient functional thin film production for hydrogen entry prevention using powder target2022

    • Author(s)
      Hiroharu Kawasaki, Tamiko Ohshima, Yoshihito Yagyu, Takeshi Ihara, Takahiko Satake, Yoshiaki Suda
    • Organizer
      ICRP-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Elemental gradient functional thin film production for hydrogen entry prevention using NiO powder target2022

    • Author(s)
      H. Kawasaki, T. Ohshima, Y. Yagyu, T. Ihara, Y.Hibino, T. Satake, Y. Suda
    • Organizer
      DPS2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ni and SUS mixture thin film preparation by sputteringusing NiO and SUS powder mixture target2022

    • Author(s)
      H. Kawasaki, T. Ohshima, Y. Yagyu, T. Ihara, Y. Hibino, Y. Suda, T. Satake, and S. Aoqui
    • Organizer
      ELMECO-2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ni and SUS mixture thin film preparation using NiO and SUS powder mixture target2022

    • Author(s)
      Hiroharu Kawasaki, Tamiko Ohshima, Yoshihito Yagyu, Takeshi Ihara, Yusuke Hibino, Yoshiaki Suda, Takahiko Satake and Shin-ichi Aoqui
    • Organizer
      IVC-22
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 粉体ターゲットプロセスによるFe, Ti混合傾斜機能性膜の作製2022

    • Author(s)
      川崎仁晴,大島多美子,柳生義人,猪原武士,日比野祐介,佐竹卓彦,青木振一
    • Organizer
      応用物理学会全国秋季大会
  • [Presentation] Preparation of elemental gradient functional thin films by using mixture powder targets III2022

    • Author(s)
      H. Kawasaki, T. Ohshima, Y. Yagyu, T. Ihara, Y. Hibino, T. Satake,Y. Suda
    • Organizer
      MRSJ2022
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2023-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi