2011 Fiscal Year Annual Research Report
高密度格子欠陥を有する純Feを利用した水素脆化メカニズムと支配因子の検討
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23360304
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
戸高 義一 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (50345956)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上路 林太郎 香川大学, 工学部, 准教授 (80380145)
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| Keywords | 構造・機能材料 / 金属物性 / 水素 / 格子欠陥 / 巨大ひずみ加工 / 歪速度 |
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| Research Abstract |
金属の高強度化を阻害する最大の要因となっている、水素脆化のメカニズムと支配因子を明らかにすることを目的とする。
供試材として、組織が単純であり、また、合金元素や析出物の影響を排除できる、純Fe(極低炭素鋼)を用いた。純Feを巨大ひずみ加工の一つであるHPT(High-Pressure Torsion).加工することで、高密度格子欠陥の導入と共に高強度化できたことから、水素脆化の特徴を顕在化させることに成功した。
HPT加工まま材に陰極水素チャージすることで、20 massppm程度もの水素を吸蔵できることが明らかとなった(無加工材ではく1 massppm Hである)。
水素脆化は、水素と格子欠陥との相互作用が重要な役割を担うことが知られている。そのため、HPT加工まま材における格子欠陥(微細組織)の定量化を、SEM-EBSD法(粒界密度,結晶方位差(GN転位密度)等),X線回折法(結晶子サイズ,転位密度等)により行なった。また、X線・中性子小角散乱法により、水素添加による微細組織の変化についても調査した。
格子欠陥と水素との変形中における動的な相互作用および協調運動に注目し、10^<-3>～10^3s^<-1>の広い歪速度範囲で引張試験を室温にて行なった。10^0～10^2s^<-1>の間で脆性破壊から延性破壊へ遷移することが明らかとなった。破面・破断形態の定量的な調査を行ない、HPT加工まま材の微細組織と比較することで、破壊に友ぼす水素のミクロな作用とマクロな破壊現象・力学特性との関連付けを進めている。高歪速度(10^3s^<-1>)での引張試験では、引張変形破壊に及ぼす水素の力学応答への影響が見られないものの、水素チャージ材では破面のディンプルサイズが著しく小さくなる等、興味深い現象が観察されている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成23年度は、「HPT加工まま材を供試材として、歪速度を変えた引張試験にて、水素脆化挙動を調査する」ことを目的としており、脆性-延性遷移が生じる歪速度を明らかにする等、順調に進展している。また、HPT加工まま材の微細組織や引張試験後の破面・破断形態の定量化により、破壊に及ぼす水素のミクロな作用とマクロな破壊現象・力学特性との関連付けが進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成23年度は「HPT加工まま材」のみを供試材としたが、平成24年度は格子欠陥種を調整した「HPT加工後熱処理材」も供試材とする。また、水素吸蔵量を調整した試料も作製する。これらにより、水素脆化を生じさせる格子欠陥種を明らかにすると共に、破壊に及ぼす水素のミクロな作用とマク・ロな破壊現象力学特性とを関連付ける。
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