2022 Fiscal Year Annual Research Report
トランススケール解析による低合金鋼の水素－空孔－塑性ひずみ関連破壊現象の解明
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19H02025
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| Research Institution | Kyoto University of Advanced Science |
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Principal Investigator |
松本 龍介 京都先端科学大学, 工学部, 准教授 (80363414)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武富 紳也 佐賀大学, 理工学部, 准教授 (20608096)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 水素脆化 / 格子欠陥 / 材料強度 / 計算力学 / 変形機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低合金鋼において，水素存在時には破壊の前駆段階で局所的に多量の空孔が生成していることが示されており，それらの時間発展がその後の延性に強く関わっていることがわかっている．R4年度（最終年度）は，これまでの総括を行うとともに，新しい研究の方向性を見出した．以下に得られた主な成果を示す．
〔ミクロスケール解析〕Nudged Elastic Band法を用いて，二次元状の空孔クラスタと空孔型プリズマティック転位ループ間の遷移エネルギーを，垂直応力と空孔クラスタサイズの関数として評価した．また，異なるサイズと形状の空孔クラスタの形成エネルギーを，分子静力学法を用いて評価した．その結果，高濃度空孔が空孔クラスタとして凝集し，それがさらにプリズマティック転位ループに変化することがわかった．
〔メゾスケール解析〕上記のプリズマティック転位ループは圧縮下で形成が促進され，引張下で空孔クラスタに変化する性質があり，引張応力部に高濃度の空孔クラスタが集積する新しいモデルを提案した．
〔マクロスケール解析〕前年度の継続で，反応拡散方式を用いた水素と空孔の存在状態の時間発展の解析を実施した．また，上記の空孔クラスタとプリズマティック転位ループ間の遷移や，それらの拡散を考慮した次の研究の方向性を得た．
〔実験〕水素チャージを行った試験片に対して，時効時間を変化させてナノインデンテーション試験を行い，水素濃度が低下するに従い，硬化，軟化，影響なしと，水素の効果が変化することがわかり，それが解析結果と定性的に一致することを確認した．
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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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