Ultra-grain refinement as prevention against hydrogen-assisted crack propagation

• 研究課題/領域番号: 16K17981
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: マカドレ アルノー 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 学術研究員 (20635891)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: hydrogen embrittlement / austenite / grain refinement / steel / 環境材料 / 水素

研究成果の概要

結晶粒径の微細化によって降伏応力がはるかに増加した。水素ガス暴露（10、40、100MPa）によって、すべての材料の延性が低下したが、最大水素量でも超微細粒材（粒径1μm）の伸びは30％もあった。すべての粒径で、固溶水素による固溶強化が起きた。粒径が小さくなると、水素脆化に必要な水素量が高くなる。
水素の有無にかかわらず、粒径がひずみ誘起マルテンサイト変態に影響せず、マルテンサイト変態が水素に減少されることが分かった。高水素量と低ひずみでマルテンサイト変態が起きない。固溶水素によって、粒径5μｍ以下の場合、延性過負荷で破壊するが、それ以上の粒径の場合、水素誘起き裂進展で破壊することが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Hydrogen-induced increase in phase stability in metastable austenite of various grain sizes under strain (2017)
  • 著者名/発表者名: Macadre Arnaud、Tsuchiyama Toshihiro、Takaki Setsuo
  • 雑誌名: Journal of Materials Science 巻: 52 ページ: 3419-3428
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrogen-induced increase in phase stability in metastable austenite of various grain sizes under strain (2017)
  • 著者名/発表者名: Arnaud MACADRE, Toshihiro TSUCHIYAMA, Setsuo TAKAKI
  • 雑誌名: Journal of Materials Science 巻: 52 号: 6 ページ: 3419-3428
  • DOI: 10.1007/s10853-016-0630-0
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Determination of hydrogen compatibility for solution-treated austenitic stainless steels based on a newly proposed nickel-equivalent equation (2016)
  • 著者名/発表者名: Takaki, S., Nanba, S., Imakawa, K., Macadre, A., Yamabe, J., Matsunaga, H. and Matsuoka, S.
  • 雑誌名: International Journal of Hydrogen Energy 巻: 41 号: 33 ページ: 15095-15100
  • DOI: 10.1016/j.ijhydene.2016.06.193
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] In-situ SEM/EBSD observation of hydrogen-assisted cracking of ultra-fine grained austenite (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Macadre, T. Tsuchiyama, S. Takaki
  • 学会等名: 5th International Symposium on Steel Science (ISSS2017)
• [学会発表] SEM/EBSD tensile testing of hydrogen-charged austenitic steel with ultra-fine grains (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Macadre, T. Tsuchiyama, S. Takaki
  • 学会等名: EUROMAT 2017
• [学会発表] Comparison of fatigue crack tips with ultra-fine grains in metastable austenite and stable austenite (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Macadre, T. Tsuchiyama, S. Takaki
  • 学会等名: International Workshop on Giant Straining Process for Advanced Materials (GSAM2017)
• [学会発表] nvestigating grain size as a means to reduce hydrogen embrittlement (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Macadre, T. Tsuchiyama, S. Takaki
  • 学会等名: 2016 International Hydrogen Conference
  • 発表場所: JACKSON LAKE LODGE
  • 年月日: 2016-09-11
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of various hydrogen contents and grain sizes on tensile behaviour of metastable austenite (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Macadre, T. Tsuchiyama, S. Takaki
  • 学会等名: PRICM 9
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center
  • 年月日: 2016-08-01
  • 国際学会
• [学会発表] Cracking in austenite: effect of ultra-fine grained metastable austenite (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Macadre, K. Mori, M. Kubota, T. Tsuchiyama, S. Takaki
  • 学会等名: THERMEC 2016
  • 発表場所: Messe Congrez Graz
  • 年月日: 2016-05-29
  • 国際学会
• [学会発表] Using ultra-grain refinement in austenite: evolution of properties with and without hydrogen (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Macadre, T. Tsuchiyama, S. Takaki, K. Mori, R. Mori, M. Kubota
  • 学会等名: 328th Committee on Fatigue Materials of JSMS
  • 発表場所: Kyushu University
  • 招待講演