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結晶粒を超微細化した鉄およびフェライト系ステンレス鋼の水素脆化特性

研究課題

研究課題/領域番号 16K18268
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 材料加工・組織制御工学
研究機関横浜国立大学

研究代表者

岩岡 秀明  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 助教 (90751496)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード水素脆化 / HPT加工 / 結晶粒界 / 高圧ねじり加工(HPT) / 高圧ねじり加工(HPT) / 水素 / 高圧ねじり加工 / 拡散 / 格子欠陥 / 構造・機能材料
研究成果の概要

本研究ではHigh-Pressure Torsion (HPT)加工により結晶粒を超微細化した純鉄に対して水素をチャージしながら引張試験を行った。試料としてHPT加工後に種々の温度で熱処理を行い結晶粒径を変化させたものを用いることで、結晶粒界が水素脆化に与える影響について調査した。全ての試料において水素脆化による延性の低下が見られたが、特に粒界体積割合が大きいものは水素をチャージすることで破壊形態がボイド合体型からせん断型へと変化した。せん断型の破壊が起きる場合の水素脆化感受性指数は粒界体積割合とともに増加しており、結晶粒界が水素脆化に強く影響を及ぼしていることが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

金属材料は強度が高いほど水素脆化を起こしやすいことが知られており、強度が求められる構造物において水素脆化は深刻な問題である。結晶粒微細化は高強度を得るための代表的な手法ではあるが、高密度に導入された結晶粒界が水素脆化に及ぼす影響についてはこれまで十分に調査は行われていない。本研究では破壊形態によって結晶粒界の水素脆化への影響が異なることを明らかにし、結晶粒径をせん断型破壊が起こらないサイズに制御することで高強度かつ水素脆化が起こりにくい材料が得られる可能性を示した。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Mechanical property and hydrogen permeability of ultrafine-grained Pd-Ag alloy processed by high-pressure torsion2017

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Iwaoka, Tatsuya Ide, Makoto Arita, Zenji Horita
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 42 号: 38 ページ: 24176-24182

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2017.07.235

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hydrogen diffusion in ultrafine-grained iron with the body-centered cubic crystal structure2017

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Iwaoka, Makoto Arita, Zenji Horita
    • 雑誌名

      Philosophical Magazine Letters

      巻: 97 号: 4 ページ: 158-168

    • DOI

      10.1080/09500839.2017.1300702

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Effect of grain size on hydrogen embrittlement of ultrafine-grained iron processed by high-pressure torsion2019

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Iwaoka, Shuhei Morimoto, Shoichi Hirosawa
    • 学会等名
      The 10th pacific rim international conferences on advanced materials and processing (PRICM 10)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 純鉄の水素脆化に及ぼす結晶粒径の影響2018

    • 著者名/発表者名
      岩岡秀明、森本修平、廣澤渉一
    • 学会等名
      日本金属学会2018年秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Hydrogen Diffusion in Ultrafine-Grained FCC-Pd and BCC-Fe2016

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Iwaoka
    • 学会等名
      International Workshop on Giant Straining Process for Advanced Materials (GSAM2016)
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2016-07-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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