| 研究課題/領域番号 |
21K04702
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
津崎 兼彰 国立研究開発法人物質・材料研究機構, その他部局等, フェロー (40179990)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 構造材料 / 水素脆化 / 粒界破壊 / ミクロ組織制御 / Ni合金 / 温間加工 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
油井管用Ni-20%Cr合金の水素脆化を対象として、代表者による直近の事前検討成果から生まれた独自の学術的な「問い」：(1)粒界破壊き裂は連続的に成長するのではなく、不連続成長するのではないか？；(2)粒界への転位パイルアップを抑制できれば、そして粒界破壊を抑制できれば、水素脆化を防げるのではないか？の二つに応えるための3年間の実験研究を遂行する。問い(1)は、シリアルセクショニング法と最新のラボ用X線CT法によって粒界破壊の三次元像を取得することで実証する。問い(2)には、代表者の得意手法である温間圧延プロセスによって結晶粒内へ転位セル組織を均一導入すると共に粒界形状を制御することで達成する。
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| 研究成果の概要 |
NIMSにて独自に溶解・鍛造・圧延したNi-20mass%Cr合金の容体化処理材および温間圧延材から、円柱状平滑引張試験片を作成し、試験片の半数については、270℃100MPa水素ガス中に300時間暴露し、試験片中に均一に水素を導入した。室温での引張試験の結果、溶体化処理材では水素チャージによって引張強さが580MPaから340MPaへと低下したのに対し、温間圧延材では水素チャージしても880MPaと高い引張強さを示すことを確認し目標を達成した。さらにミクロ組織観察により、温間圧延材では狙い通りに水素誘起粒界破壊が抑制されていることを確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の目的は次の二つである： (1) Ni-20%Cr合金の水素脆化粒界破壊の素過程を解明すること；(2)ミクロ組織制御によって耐水素脆性に優れたNi-20%Cr合金を創出すること。FCC金属の水素誘起粒界破壊が不連続かつ離散的に起こるという事実は従来認識を超えるものであり、本研究の成果は金属材料の水素脆性機構の理解に新たな視点を与えるものである。また、本研究で提案実施したミクロ組織制御法は油井管部材にとって実現可能なプロセスであることに加え、部材をさらに高強度化できるため、高深度高腐食井における喫緊課題である高耐食性と高強度を両立させた油井管部材の創製に貢献することができる。
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