| 研究課題/領域番号 |
19H00817
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
秋山 英二 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (70231834)
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| 研究分担者 |
小山 元道 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (20722705)
味戸 沙耶 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20903834)
北條 智彦 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (50442463)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
46,020千円 (直接経費: 35,400千円、間接経費: 10,620千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 31,460千円 (直接経費: 24,200千円、間接経費: 7,260千円)
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| キーワード | 水素脆化 / 遅れ破壊 / 高強度鋼 / 水素トラップ / 昇温脱離分析 / 水素拡散 / 水素 / 破壊 / 応力 / 鉄鋼 / 昇温脱離 / 昇温脱離法 / マルテンサイト鋼 / 引張試験 / 高高度鋼 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水素脆化は鋼の高強度化や水素エネルギー利用の普及に伴い材料の信頼性の上で大きな課題となっている。金属中の水素は転位、空孔や粒界などの格子欠陥や炭化物等のトラップサイトに分配される。従来鋼中の水素の存在状態昇温脱離分析によって解析されているが、破壊が生じる応力負荷条件での測定は行われいない。本研究では応力下での昇温脱離分析を可能とする装置を開発し、応力負荷条件が各種トラップと水素との結合およびトラップ間の分配に及ぼす効果を明らかにする。また、銀デコレーション法により、応力除荷により脱離する局所水素の可視化を併用し、応力誘起水素トラップ・脱離挙動の理解を深め、破壊メカニズムへの寄与を明確にする。
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| 研究成果の概要 |
高強度鋼の水素脆化機構解明に向けて、応力下での水素昇温脱離分析を可能とする装置を開発した。これは、引張試験機と真空チャンバー、四重極質量分析計から成り、昇温は通電加熱による。水素添加した引張強度1500 MPaのSCM435鋼では、水素の昇温脱離ピークは500 MPaまでの応力負荷によって低温側にシフトし、粒界、転位、空孔などの水素トラップサイトと水素との結合力の低下が示唆された。更に応力を増加させると、ピークは高温側に戻った。これは、微小な塑性変形により転位、空孔等が導入され水素トラップ密度が高くなったためと考えられた。電気化学的水素透過試験では応力負荷は水素拡散を促進する結果が得られた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
水素脆化は、ボルトや自動車用鋼板などの高強度化のニーズが高まる中で、また水素エネルギー利用のため高圧水素ガスにさらされる金属材料の安全を保証する上で重要課題である。水素脆化に及ぼす金属中の水素の存在状態を解析するための昇温脱離分析は、応力条件下で行われた例は無い。本研究では、応力下での水素昇温脱離分析を可能とする、これまでに世界でも例を見ない装置を開発して応力が水素存在状態に及ぼす効果を明らかとした。本手法は水素脆化挙動の解明に有効で、今後更なる発展が期待されるもので、学術的意義があり、また得られる知見は金属材料の水素脆化問題の解決に資すると期待され、社会的意義があると考えられる
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