物質拡散に及ぼす応力勾配の影響評価手法の開発

• 研究課題/領域番号: 24760080
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 佐賀大学
• 研究代表者: 武富 紳也 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20608096)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2012年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 水素拡散 / 水素脆化 / 分子動力学 / 分子静力学 / 水素マイクロプリント法 / 拡散係数 / 分子静力学法

研究概要

拡散現象は工学における様々な反応の素過程のひとつである．例えば金属中に侵入した水素は，金属内部の水素濃度勾配と応力勾配を駆動力として拡散/凝集することで水素脆化と呼ばれる機械的性質の低下を引き起こす．このような拡散反応を予測するには，高精度な解析技術が必要となる．本研究では原子シミュレーションを用いた解析を行い，応力勾配に応じて拡散係数が変化することを明らかにした．さらに水素マイクロプリント法を用いて拡散係数を導出し，応力勾配下では見かけの拡散係数が増加することを確認した．

研究成果

• [雑誌論文] 水素がα鉄中の空孔の生成と拡散挙動に及ぼす影響の第一原理計算 : 水素助長ひずみ誘起空孔機構に関する考察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松本龍介,西口直,武富紳也,宮崎則幸
  • 雑誌名: 材料 巻: Vol.63, No.2 ページ: 182-187
  • NAID: 130003393239
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of hydrogen on the cohesive energies of Al/Si and Al/Mg2Si interfaces, Hydrogen-Materials Interactions (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Matsumoto, Tatsuhiro Enomoto, Shinya Taketomi and Noriyuki Miyazaki
  • 雑誌名: Proceedings of the 2012 International Hydrogen Conference; Eds. B.Somerday, P.Sofronis, ASME press ページ: 757-763
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular statics study of the effect of hydrogen on edge dislocation motion in alpha-Fe, Hydrogen-Materials Interactions (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinya Taketomi, Ryosuke Matsumoto and Noriyuki Miyazaki
  • 雑誌名: Proceedings of the 2012 International Hydrogen Conference; Eds. B.Somerday, P.Sofronis, ASME press ページ: 765-770
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Statics Study of the Effect of Hydrogen on Edge Dislocation Motion in Alpha-Fe (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinya Taketomi, Ryosuke Matsumoto and Noriyuki Miyazaki
  • 雑誌名: Hydrogen- Materials Interactions, Proceedings of the 2012 International Hydrogen Conference; Eds. Brian Somerday, Petros Sofronis 巻: ASME press ページ: 765-770
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of Hydrogen on the Cohesive Energies of Al/Si and Al/Mg2Si Interfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Matsumoto, Tatsuhiro Enomoto, Shinya Taketomi, Noriyuki Miyazaki
  • 雑誌名: Hydrogen- Materials Interactions, Proceedings of the 2012 International Hydrogen Conference; Eds. Brian Somerday, Petros Sofronis ASME press 巻: ASME press ページ: 757-763
  • 査読あり
• [雑誌論文] 水素がα鉄中の空孔の生成と拡散挙動に及ぼす影響の第一原理計算：水素助長ひずみ誘起空孔機構に関する考察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松本龍介，西口 直，武富紳也，宮崎則幸
  • 雑誌名: 材料 巻: 63 号: 2 ページ: 182-187
  • DOI: 10.2472/jsms.63.182
  • NAID: 130003393239
  • ISSN: 0514-5163, 1880-7488
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dislocation Dynamics Analysis of Hydrogen Embrittlement in Alpha Iron Based on Atomistic Investigations (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Taketomi, H.Imanishi, R.Matsumoto and N.Miyazaki
  • 雑誌名: Proc. of the 13th International Conference on Fracture
  • 査読あり
• [雑誌論文] 疑似的に水素の影響を考慮した鉄EAMポテンシャルの作成と水素ぜい化の分子動力学シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 関章一,松本龍介,井上義規,武富紳也,宮崎則幸
  • 雑誌名: 材料 巻: Vol.61, No.2 ページ: 175-182
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tatsuhiro Enomoto and Noriyuki Miyazaki, Hydrogen concentration estimation based on density functional theory in aluminum and alpha iron under gaseous hydrogen environments (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Sakagami, Ryosuke Matsumoto, Dario Alfe', Shinya Taketomi, Tatsuhiro Enomoto and Noriyuki Miyazaki
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan 巻: Vol.37, No.1 ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen Concentration Estimation Based on Density Functional Theory in Aluminum and Alpha Iron under Gaseous Hydrogen Environments (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Sakagami, Ryosuke Matsumoto, Dario Alfe’, Shinya Taketomi Tatsuhiro Enomoto and Noriyuki Miyazaki
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan 巻: 37, 1 ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] 擬似的に水素の影響を考慮した鉄EAMポテンシャルの作成と水素ぜい化の分子動力学シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 関章一，松本龍介，井上義規，武富紳也，宮崎則幸
  • 雑誌名: 材料 巻: 61, 2 ページ: 175-182
  • NAID: 130002085004
  • 査読あり
• [学会発表] 人工膝関節の屈曲に関わる形状的要因に関する検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 峰松元気，萩原世也，武富紳也，只野裕一，廣川俊二
  • 学会等名: 日本機械学会九州支部第67期総会・講演会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 現実的水素濃度条件下におけるα鉄刃状転位の運動に関する原子シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 武富紳也,内田和宏,萩原世也
  • 学会等名: 日本機械学会九州支部鹿児島講演会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2013-09-28
• [学会発表] 塑性変形の原子レベルシミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 武富紳也
  • 学会等名: 塑性加工学会九州支部,第33期支部総会
  • 発表場所: 佐賀
  • 年月日: 2013-06-28
• [学会発表] α鉄中の刃状転位の運動に及ぼす水素濃度の影響に関する分子静力学解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 武富紳也,内田和宏,松本龍介,萩原世也,宮崎則幸
  • 学会等名: 第18回分子動力学シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-05-17
• [学会発表] 水素脆化プロセスの原子シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 武富紳也
  • 学会等名: M&M
  • 発表場所: 鳥栖,佐賀
  • 年月日: 2013-04-24
• [学会発表] Dislocation dynamics analysis of hydrogen embrittlement in alpha iron based on atomistic investigations (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinya Taketomi, Ryosuke Matsumoto and Noriyuki Miyazaki
  • 学会等名: 13^<th> International Conference on Fracture (ICF13)
  • 発表場所: 北京
• [学会発表] Dislocation Dynamics Analysis of Hydrogen Embrittlement in Alpha Iron Based on Atomistic Investigations (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Taketomi, H.Imanishi, R.Matsumoto and N.Miyazaki
  • 学会等名: 13th International Conference on Fracture, ICF13
  • 発表場所: 北京，中国
• [学会発表] Adaptive meshfree method with nodal relocation restricting bubble radius applied to crack problems (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Hagihara, Y.Hayama, S.Taketomi and Y.Tadano
  • 学会等名: International Conference on Computational & Experimental Engineering and Science 2013
  • 発表場所: Seattle, USA
• [学会発表] Visco-elastic SPH method applied to analysis of human head subjected to impacts (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Hagihara, S.Fumoto, Y.Hayama, S.Taketomi and Y.Tadano
  • 学会等名: 12th U.S. National Congress on Computational Mechanics
  • 発表場所: Raleigh, USA
• [学会発表] Adaptive meshfree method with adding and moving nodes for calculation of stress intensity factors (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Hagihara, Y.Hayama, S.Taketomi and Y.Tadano
  • 学会等名: 5th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics
  • 発表場所: Singapore
• [学会発表] 水素脆化プロセスの原子シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 武富紳也
  • 学会等名: M&M
  • 発表場所: 鳥栖，佐賀
  • 招待講演
• [学会発表] 塑性変形の原子レベルシミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 武富紳也
  • 学会等名: 塑性加工学会九州支部，第33期支部総会
  • 発表場所: 佐賀
  • 招待講演
• [学会発表] EFG法における誤差評価後の節点再配置における移動制限の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 萩原世也，下原竜太郎，葉山裕，武富紳也，只野裕一
  • 学会等名: 第18回計算工学講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 不定形耐火物の乾燥過程における水蒸気圧の有限要素法解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 萩原世也，神尾英俊，葉山裕，武富紳也，只野裕一
  • 学会等名: 日本機械学会九州支部鹿児島講演会
  • 発表場所: 鹿児島
• [学会発表] マグネシウムの線膨張率・表面エネルギーの温度依存性に関する原子シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田将郎，武富紳也，萩原世也
  • 学会等名: 日本機械学会 第26回計算力学講演会
  • 発表場所: 佐賀
• [学会発表] SPH法による構造弾塑性解析の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 府本翔，萩原世也，武富紳也，只野裕一
  • 学会等名: 日本機械学会 第26回計算力学講演会
  • 発表場所: 佐賀
• [学会発表] 打ち抜き加工における延性破壊条件の適用に関する検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井手勇輝，田中徹，萩原世也，森孝信，武富紳也，只野裕一
  • 学会等名: 日本機械学会 第26回計算力学講演会
  • 発表場所: 佐賀
• [学会発表] き裂問題におけるアダプティブEFGMの解析精度向上の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 下原竜太郎，萩原世也，葉山裕，武富紳也，只野裕一
  • 学会等名: 日本機械学会 第26回計算力学講演会
  • 発表場所: 佐賀
• [学会発表] Dislocation Dynamics Analysis of Hydrogen Embrittlement in Alpha Iron Based on Atomistic Investigations (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Taketomi, H.Imanishi, R.Matsumoto and N.Miyazaki
  • 学会等名: 13th International Conference on Fracture
  • 発表場所: 北京，中国
• [学会発表] 鉄の水素脆性に及ぼす環境・力学因子の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 武富紳也
  • 学会等名: 第142回日本材料学会破壊力学部門委員会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-11-15
• [学会発表] 転位の易動度に及ぼす水素の影響～計算によるアプローチのレビュー～ (2012)
  • 著者名/発表者名: 松本龍介,武富紳也,宮崎則幸
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会(水素脆化研究の基盤としての材料中の水素解析フォーラム)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-08-28
• [学会発表] α鉄の転位集積すべり面破壊に及ぼす水素の影響に関する分子静力学解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 武富紳也,上田一雄,松本龍介,萩原世也,宮崎則幸
  • 学会等名: 第17回分子動力学シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-06-05
• [学会発表] α鉄中における応力勾配下での水素拡散エネルギー障壁に関する基礎的検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 武富紳也,木村慎吾,松本龍介,宮崎則幸
  • 学会等名: 第25回計算力学講演会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] Molecular statics study of the effect of hydrogen on edge dislocation motion in alpha-Fe (2012)
  • 著者名/発表者名: Shinya Taketomi, Ryosuke Matsumoto and Noriyuki Miyazaki
  • 学会等名: 2012 International Hydrogen Conference
  • 発表場所: Jackson, USA
• [学会発表] Molecular dynamics study of influence of hydrogen-affected lattice-defects energies on deformation behaviors of alpha-Fe (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Matsumoto, Shoichi Seki, Shinya Taketomi and Noriyuki Miyazaki
  • 学会等名: 2012 International Hydrogen Conference
  • 発表場所: Jackson, USA
• [学会発表] Molecular Statics Study of the Effect of Hydrogen on Edge Dislocation Motion in Alpha-Fe (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Taketomi, R.Matsumoto, N.Miyazaki
  • 学会等名: 2012 International Hydrogen Conference (Hydrogen-Materials Interactions)
  • 発表場所: Jackson, USA
• [学会発表] Molecular Dynamics Study of Influence of Hydrogen-Affected Lattice-Defects Energies on Deformation Behaviors of Alpha-Fe (2012)
  • 著者名/発表者名: R.Matsumoto, S.Seki, S.Taketomi and N.Miyazaki
  • 学会等名: 2012 International Hydrogen Conference (Hydrogen-Materials Interactions)
  • 発表場所: Jackson, USA
• [学会発表] Adaptive EFG Method with Nodal Relocation for Crack Problems –Bubble Radius and Error Related Approach- (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Hagihara, Y.Hayama, S.Taketomi and Y.Tadano
  • 学会等名: JSME-CMD ICMS2012
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] α鉄の転位集積すべり面破壊に及ぼす水素の影響に関する分子静力学解析
  • 著者名/発表者名: 武富紳也, 上田一雄, 松本龍介, 萩原世也, 宮崎則幸
  • 学会等名: 第17回分子動力学シンポジウム
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 転位の易動度に及ぼす水素の影響～計算によるアプローチのレビュー～
  • 著者名/発表者名: 松本龍介，武富紳也，宮崎則幸
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会(「水素脆化研究の基盤としての材料中の水素解析」フォーラム)
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] 水素脆化プロセスの原子シミュレーション
  • 著者名/発表者名: 武富紳也
  • 学会等名: M&M研究会
  • 発表場所: 佐賀
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://www.me.saga-u.ac.jp/sentan/