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水素脆化破面直下の局所かつ原子レベルでの結晶学的・格子欠陥解析と新試験法への展開

研究課題

研究課題/領域番号 18H01740
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分26040:構造材料および機能材料関連
研究機関上智大学

研究代表者

高井 健一  上智大学, 理工学部, 教授 (50317509)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
キーワード水素脆性 / 高強度鋼 / 水素 / 破壊 / 格子欠陥
研究成果の概要

水素脆化破壊した高強度鋼の破面および破面直下のより局所領域を解析し、破壊の結晶学的および格子欠陥形成の観点から、よりミクロな原子スケール(原子空孔・転位・結晶粒界スケール)で水素脆化破壊の本質を調査した。その結果、破壊の起点である擬へき開破壊においては、転位および原子空孔が多く形成され、一方、破壊の進展部である粒界破壊においては、これらの形成はほとんど検出されなかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

自動車用材料を始め、機械・構造材料は応力を負荷されながら使用され、かつ、腐食環境・高圧水素環境など過酷な条件下で使用されるため、ある時間経過後に突然破壊する水素脆化が懸念されてきた。これまで、この水素脆化に関して、様々な機構が提唱されてきたが、必ずしも統一した見解に至っていない問題点があった。そこで本研究では、従来の試験片全体の平均情報を解析する手法から脱却し、水素脆化破面直下の局所領域を解析することで、水素脆化破壊の本質に迫る知見が得られた。これらの知見は、今後の水素脆化評価方法の提案、さらには水素脆化特性に優れた材料設計指針に展開可能である。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 7件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Hydrogen Desorption Behavior Trapped in Various Microstructures of High-Strength Steels Using Thermal Desorption Analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Saito Kei、Takai Kenichi
    • 雑誌名

      Metallurgical and Materials Transactions A

      巻: 52 号: 2 ページ: 531-543

    • DOI

      10.1007/s11661-020-06096-2

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Hydrogen Embrittlement Susceptibility Evaluation of Tempered Martensitic Steels Showing Different Fracture Surface Morphologies2019

    • 著者名/発表者名
      Kippei OGAWA, Yu MATSUMOTO, Hiroshi SUZUKI and Kenichi TAKAI
    • 雑誌名

      ISIJ International

      巻: 59 号: 9 ページ: 1705-1714

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2019-130

    • NAID

      130007706764

    • ISSN
      0915-1559, 1347-5460
    • 年月日
      2019-09-15
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hydrogen Desorption Spectra from Excess Vacancy-Type Defects Enhanced by Hydrogen in Tempered Martensitic Steel Showing Quasi-cleavage Fractur2019

    • 著者名/発表者名
      KEI SAITO, TETSUYA HIRADE, and KENICHI TAKAI
    • 雑誌名

      METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A

      巻: 50A 号: 11 ページ: 5091-5102

    • DOI

      10.1007/s11661-019-05450-3

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 破壊形態が異なる焼戻しマルテンサイト鋼の水素脆化感受性評価2019

    • 著者名/発表者名
      Ogawa Kippei、Matsumoto Yu、Suzuki Hiroshi、Takai Kenichi
    • 雑誌名

      鉄と鋼

      巻: 105 号: 1 ページ: 112-121

    • DOI

      10.2355/tetsutohagane.TETSU-2018-107

    • NAID

      130007599133

    • ISSN
      0021-1575, 1883-2954
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrogen behavior in high strength steels during various stress applications corresponding to different hydrogen embrittlement testing methods2018

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Yu、Miyashita Tomonori、Takai Kenichi
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: A

      巻: 735 ページ: 61-72

    • DOI

      10.1016/j.msea.2018.08.002

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Change in dislocation mobility of tempered martensitic steel through charged hydrogen2018

    • 著者名/発表者名
      Kamei H、Matsumoto Y、Suzuki H、Takai K
    • 雑誌名

      IOP Conference Series: Materials Science and Engineering

      巻: 461 ページ: 012034-012034

    • DOI

      10.1088/1757-899x/461/1/012034

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Changes in the substructure of tempered martensitic steel during the application of cyclic elastic stress in the presence of hydrogen2018

    • 著者名/発表者名
      Ohori M、Chiba T、Matsumoto Y、Suzuki H、Takai K
    • 雑誌名

      IOP Conference Series: Materials Science and Engineering

      巻: 461 ページ: 012062-012062

    • DOI

      10.1088/1757-899x/461/1/012062

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 熱負荷による高強度鋼中の非拡散性水素の状態変化と脆化感受性への影響2021

    • 著者名/発表者名
      奥野 一樹、高井 健一
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第181回春季講演大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 水素添加有無で繰り返し応力を負荷した焼戻しマルテンサイトの水素脆化感受性比較2020

    • 著者名/発表者名
      菊地慶祐、大堀正晴、千葉隆弘、高井健一
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第180回秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] TOPOGRAPHIC AND CRYSTALLOGRAPHIC ANALYSES OF HYDROGEN-RELATED FRACTURE SURFACES IN NOTCHED TEMPERED MARTENSITIC STEEL2020

    • 著者名/発表者名
      M. Zakuan, K. Takai, K. Iwanaga, T. Okamura and N. Tanaka
    • 学会等名
      COM 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 焼戻しマルテンサイト鋼における水素起因割れの起点部/進展部近傍の格子欠陥解析2019

    • 著者名/発表者名
      千葉隆弘,安川昂志 ,高井健一
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第178回秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 焼戻しマルテンサイト鋼の水素起因割れにおけるき裂の起点・進展挙動解析2019

    • 著者名/発表者名
      千葉隆弘,安川昂志 ,高井健一
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第178回秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] States of hydrogen and hydrogen embrittlement of high-strength steels2019

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Takai
    • 学会等名
      CORROSION OIL&GAS 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Crystallographic analysis and hydrogen-enhanced lattice defect evaluation beneath hydrogen-related fracture surface of high-strength steels2019

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Takai
    • 学会等名
      DSL2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Crystallographic analysis and hydrogen-enhanced lattice defect evaluation beneath hydrogenrelated fracture surface of highstrength steels2019

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Takai
    • 学会等名
      HYDROGENIUS, I2CNER AND HYDROMATE JOINT RESEARCH SYMPOSIUM
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hydrogen trapping sites and hydrogen embrittlement of iron and steels2018

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Takai
    • 学会等名
      Thermec 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hydrogen trapping sites and hydrogen embrittlement of iron and steels2018

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Takai
    • 学会等名
      ISOPE-2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Trapping states of hydrogen and hydrogen embrittlement of high strength steels2018

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Takai
    • 学会等名
      ECF22
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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