2023 Fiscal Year Annual Research Report
Study on hydrogen embrittlement of Ni alloy
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21K04702
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
津崎 兼彰 国立研究開発法人物質・材料研究機構, その他部局等, フェロー (40179990)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 構造材料 / 水素脆化 / 粒界破壊 / ミクロ組織制御 / Ni合金 / 温間加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【研究計画の概要】
油井管用Ni-20%Cr合金の水素脆化を対象として、代表者による直近の事前検討成果から生まれた独自の学術的な「問い」：(1)粒界破壊き裂は連続的に成長するのではなく、不連続成長するのではないか？；(2)粒界への転位パイルアップを抑制できれば、そして粒界破壊を抑制できれば、水素脆化を防げるのではないか？の二つに応えるための3年間の実験研究を遂行する。問い(1)は、シリアルセクショニング法と最新のラボ用X線CT法によって粒界破壊の三次元像を取得することで実証する。問い(2)には、代表者の得意手法である温間圧延プロセスによって結晶粒内へ転位セル組織を均一導入すると共に粒界形状を制御することで達成する。
【研究実績の概要】
初年度である2021年度には、溶体化材の水素誘起き裂進展挙動のミクロ組織観察を行うとともに、予備実験として温間圧延条件の検討を行った。2022年度は、前年度に得た知見をもとに本実験用のNi-20mass%Cr合金をNIMSにて独自に溶解・鍛造して作製した。さらに温間圧延前の容体化処理材および温間圧延材から、引張試験用の円柱状平滑試験片を作成した。作成した試験片の半数については、高温高圧100MPa水素ガス中に長時間暴露し、試験片中に均一に水素を導入した。また水素ガスを導入しない未チャージ材について引張試験を行い、容体化材の引張強さ580MPaに対して温間圧延材では910MPaと高強度化していることを確認した。最終年度である2023年度では、未チャージ材・水素チャージ材の引張試験を行い、溶体化材では水素チャージによって引張強さが580MPaから340MPaへと低下したのに対し、温間圧延材は水素チャージしても880MPaと高い引張強さを示すことを確認し目標を達成した。さらにミクロ組織観察により、狙い通りに水素誘起粒界破壊が抑制されていることを確認した。
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