2022 Fiscal Year Annual Research Report
破壊に強い高強度鋼の先進的設計 － 粒界偏析制御におけるパラダイム転換
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20H00296
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
古原 忠 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50221560)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
榎木 勝徳 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (60622595)
大谷 博司 公益財団法人豊田理化学研究所, フェロー事業部門, フェロー (70176923)
秋山 英二 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (70231834)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 粒界偏析 / 鉄鋼材料 / 高強度化 / 粒界構造 / 脆化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
[元素間相互作用の影響解明および偏析サイト抽出の方法確立] 純鉄材の浸炭または窒化実験によって、異なるCとN含有量のFe-CおよびFe-N二元合金を作製し、フェライト粒界の溶質偏析について三次元アトムプローブを用いて調査した。CまたはNの添加量とともに粒界偏析量が増加し、高濃度側で飽和する傾向が見られた。これは主に粒界における溶質元素間の反発的な相互作用によるものである一方、粒界偏析サイトの密度も重要な役割を果たしていることが考えられる。当初にはバルク材の衝撃特性と粒界偏析の関係について実験調査を計画したが、粒界偏析サイトの抽出へ方針を変更した。分子動力学法とパーシステントホモロジー法を組み合わせることで、Σ3{111}フェライト粒界に対して偏析サイトの抽出を試みた結果、第一原理計算の結果と良い一致を示した。
[第一原理・MDによる大角粒界の原子構造の評価法確立] 粒界を対象とした大規模構造モデルにおける原子シミュレーションを目的としたニューラルネットワークポテンシャル(NNP)の開発を行なった。前年度までは、非磁性の第一原理計算条件を用いた学習データを基にNNPを構築した場合、粒界部がHCPへと変態する異常な振る舞いが確認されたが、本年度は強磁性による計算条件の学習データを用いたことで粒界がBCC構造を保持する良好な結果を得た。
[不純物元素偏析下での腐食挙動の評価] これまでの浸漬試験によりP偏析量が多いほど粒界腐食進展速度は速く、小角粒界に比べて大角粒界でより大きな進展速度が現れることを見出した。本年度は純鉄も含め、アノード分極試験により同材料の腐食挙動調査を行った。基本的にはPの影響は浸漬試験と同様の傾向を示したが、純鉄では粒界腐食は見られなかった。つまり、Pの偏析によって粒界腐食が起こり、各粒界におけるPの偏析量が粒界腐食の結晶方位依存性を与えていると考えられた。
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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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[Presentation] Influence of phosphorus segregation and grain boundary misorientation on intergranular corrosion of α-Fe2022
Author(s)
Kazuya Tojima, Saya Ajito, Yongie Zhang, Tomohiko Hojo, Goro Miyamoto, Motomichi Koyama, Tadashi Furuhara, Eiji Akiyama
Organizer
European Corrosion Congress, 2022, EUROCORR2022,
Int'l Joint Research
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