| 研究課題/領域番号 |
23K25999
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| 補助金の研究課題番号 |
23H01304 (2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
高桑 脩 九州大学, 工学研究院, 准教授 (60633518)
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| 研究分担者 |
平山 恭介 京都大学, 工学研究科, 助教 (70717743)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2025年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2024年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2023年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
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| キーワード | 水素脆化 / X線CT / オーステナイト系ステンレス鋼 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
最も汎用的なFe-18Cr-8Niは、オーステナイト相の安定度が低く、変形中に水素脆化敏感性の高いマルテンサイト相に相変態するために、水素により強度・延性・靭性などの重要な機械的特性が低下する。今後、水素社会が自立して発展するためには、その機械的特性低下の本質を見極めて“水素の影響を受ける材料”についての安全・安心な設計指針を構築し、積極的に使用することが不可欠である。本研究では、重要課題となるFe-Cr-Ni合金の相変態×水素に焦点を当て、変形中における関心領域に随時ズームインして、相変態挙動および結晶学的情報を解析し、相変態起因の水素誘起き裂の発生・進展プロセスの解明に挑戦する。
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| 研究実績の概要 |
2023年度は放射光施設SPring-8のビームラインBL20XUにて投影型CT（マイクロCT）および結像型CT（ナノCT）によりFe-17Cr-7Ni合金，Fe-18Cr-8Ni合金の変形誘起マルテンサイト変態の撮像条件の最適化を行った。これにより，マイクロCTでは試料全体の相変態を分解能約3μm，ナノCTでは局所関心領域（直径60μm×高さ50μm程度）の相変態を分解能約180nmで3次元追跡できるようになった。母相オーステナイト相と変態により形成されたマルテンサイト相の識別を機械学習により実施し，高度なノイズ除去，画像の高精細化を実現した。
さらに，細く絞ったX線を試料を回転させながら関心領域に格子状にスキャンして回折スポットを収集（位置敏感型Ｘ線回折と呼称）することで，局所領域の結晶方位を解析でき，マルテンサイト相の生成挙動を結晶学的に解析した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
マイクロCTとナノCTでの変形誘起マルテンサイト変態の3次元追跡を実施し，結晶学的解析も可能となったことから順調に進行しているといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
2024年度は，構築した手法（結晶学的解析）の妥当性の検証する。また，フォーカスイオンビーム（FIB）にてき裂を導入した試料の撮像を行い，き裂先端局所場における変形誘起マルテンサイト変態の3次元検出を行う。これにより，靭性値と等価であるき裂先端開口量と先端部の変形誘起マルテンサイト変態挙動を関連付ける。
さらに，水素チャージした試料に対して変形を与えながらイメージング実験を実施し，水素誘起き裂の発挙動を解析する。
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