2020 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of controlling factors of hydrogen embrittlement in aluminum alloys
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18K14018
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| Research Institution | Niihama National College of Technology |
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Principal Investigator |
真中 俊明 新居浜工業高等専門学校, 環境材料工学科, 講師 (60805068)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 水素脆化 / Al-Cu-Mg合金 / 湿潤ガス応力腐食割れ / 低ひずみ速度引張試験 / 破面観察 / 昇温脱離分析法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、アルミニウム合金の水素脆化感受性を支配する因子を明らかにすることを目的として、熱処理により金属組織を変化させたAl-Cu-Mg合金の水素脆化感受性を湿潤環境での低ひずみ速度引張試験、湿潤ガス応力腐食割れ試験により評価し、湿潤環境からアルミニウム中へ侵入する水素を昇温脱離分析法により解析した。
初年度は、Al-Cu-Mg合金に対して溶体化処理後に、通常の人工時効温度よりも低い140℃で72hまたは360hの時効処理を施した。これらに対して、湿潤環境での低ひずみ速度引張試験により水素脆化感受性を評価した。その結果、不活性環境で試験した場合と比較して延性の低下は認められず、破面形態も変化しなかった。すなわち、時効温度を下げて、水素脆化に敏感なAl-Zn-Mg合金の組織に近づけた場合でも、Al-Cu-Mg合金では水素脆化が生じないことがわかった。2年度目は、予亀裂を入れた試験片に定変位で応力を負荷し、亀裂進展から水素脆化感受性を評価する湿潤ガス応力腐食割れ試験を実施した。いずれの試験条件でも亀裂の進展は確認されず、湿潤ガス応力腐食割れ試験によってもAl-Cu-Mg合金が耐水素脆化特性に優れることが示された。最終年度は、昇温脱離分析法を用いて、湿潤環境からアルミニウム中へ侵入する水素の挙動を調べた。120℃の飽和水蒸気に試験片を曝露することで水素チャージを試みた。水素チャージ材では水素量が未チャージ材よりも増加していることが確認された。
本研究により、Al-Cu-Mg合金は金属組織を変化させても耐水素脆化特性に優れることが明らかとなった。また高温の水蒸気を用いた水素チャージ手法を構築した。これらは、アルミニウム合金の水素挙動解析および高強度合金の成分設計に有用であると考える。
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