Elucidation of environmental hydrogen embrittlement of high-strength aluminum alloys via dynamic quantitative monitoring of hydrogen in conventional atmospheres

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01604
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26010:Metallic material properties-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Horikawa Keitaro 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (50314836)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 暢伴 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (50452404) ; 山田 浩之 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 准教授 (80582907)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 水素脆性 / アルミニウム合金 / 破壊 / モニタリング / 動的観察

Outline of Final Research Achievements

To elucidate the environmental hydrogen embrittlement of high-strength aluminum alloy (7075-T6), we developed a novel dynamic hydrogen quantification system. This system utilizes a hydrogen sensor with a semiconductor detection element capable of highly sensitive hydrogen quantification in atmospheric environments, combined with a low strain rate material testing machine and digital image correlation method. Using this system, we clarified the dynamic process of environmental hydrogen embrittlement in high-strength aluminum alloys. Additionally, we demonstrated that surface modification through electroless Ni-P plating or electrolytic Zn plating can develop high-strength aluminum alloys with significant resistance to environmental hydrogen embrittlement.

Free Research Field

金属材料学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高強度アルミニウム合金（7075-T6）の塑性変形で生じる合金表面での水素発生反応が抑制されることを、塑性変形中の水素発生現象を可視化できる装置を独自に開発し、その機構を解明した。合金表面に5μm程度の厚さのめっき膜を施すことによって、環境由来の水素侵入による脆性（環境水素脆性）を抑制できることを明らかにした。Znめっき膜では、Znめっき膜は合金と連動して塑性変形をすることで、合金新生面の露出を効果的に抑制することを表面の組織観察で示した。7075-T6アルミニウム合金表面での水素発生を効果的に抑制できる表面改質によって、環境水素脆性の抑制が可能となることを初めて明らかにした。