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サブミクロン材料の特異な強度特性を利用した水素脆性機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 25709003
研究種目

若手研究(A)

配分区分一部基金
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関関西大学

研究代表者

高橋 可昌  関西大学, システム理工学部, 准教授 (20611122)

研究協力者 田中 信夫  名古屋大学, 未来材料システム研究所, 教授 (40126876)
武藤 俊介  名古屋大学, 未来材料システム研究所, 教授 (20209985)
近藤 光  関西大学, 大学院理工学研究科, 博士前期課程学生
相原 寿哉  関西大学, 大学院理工学研究科, 博士前期課程学生
浅野 瞭  関西大学, 大学院理工学研究科, 博士前期課程学生
芦田 至  関西大学, 大学院理工学研究科, 博士前期課程学生
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
24,700千円 (直接経費: 19,000千円、間接経費: 5,700千円)
2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2014年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
2013年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
キーワード水素脆性 / 格子脆化説 / サブミクロン材料 / 電子顕微鏡 / 強度評価 / 機械材料・材料力学 / 水素
研究成果の概要

サブミクロン材料が有するバルクには無い特異な力学的性質(高い降伏強さ,転位の少なさ)を利用することにより,水素脆性の素過程の一つとされる水素助長格子脆化 (HEDE) 説を検討した.(i)他結晶中の単一粒界,および(ii) 薄膜を積層した材料,からサブミクロン試験片を作製し,粒界および異材界面に沿った破壊試験を環境制御が可能な透過型電子顕微鏡の中で行った.脆性的な粒界破壊は水素中においてのみ発現したが,塑性変形も同時に発生した.異材界面に沿った破壊強度は水素中において顕著に低下した.これらの結果は,HEDEとそれに起因する破壊がマルチスケールに渡って存在することを強く示唆している.

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Interfacial fracture strength of micro-scale Si/Cu components with different free-edge shape2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Takahashi, H. Kondo, K. Aihara, M. Takuma, K. Saitoh, S. Arai, S. Muto, Y. Yamamoto, K. Higuchi, N. Tanaka
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: 665 ページ: 169-172

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/kem.665.169

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Direct evaluation of grain boundary hydrogen embrittlement: a micro-mechanical approach2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Takahashi, H. Kondo, R. Asano, S. Arai, K. Higuchi, Y. Yamamoto, S. Muto, N. Tanaka
    • 雑誌名

      Materials Science & Engineering A

      巻: 661 ページ: 211-216

    • DOI

      10.1016/j.msea.2016.03.035

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Interfacial fracture strength property of micro-scale SiN/Cu components2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Takahashi, Kazuya Aihara, Itaru Ashida, Masanori Takuma, Kenichi Saitoh, Tomohiro Sato, Kimitaka Higuchi, Yuta Yamamoto, Shigeo Arai, Shunsuke Muto
    • 雑誌名

      Structural Integrity Procedia

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Quantitative evaluation of interfacial fracture strength in micro-scale components combined with high-voltage environmental electron microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Takahashi, S. Arai, Y. Yamamoto, K. Higuchi, H. Kondo, Y. Kitagawa, S. Muto, N. Tanaka
    • 雑誌名

      Experimental Mechanics

      巻: 未定 号: 6 ページ: 1047-1056

    • DOI

      10.1007/s11340-015-0008-2

    • 説明
      accepted in printing
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] マイクロ要素界面端からの剥離き裂発生強度評価(界面端形状の影響評価)2016

    • 著者名/発表者名
      相原寿哉,高橋可昌,宅間正則,齋藤賢一,佐藤知広
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第91期定時総会講演会
    • 発表場所
      大阪電気通信大学
    • 年月日
      2016-03-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] SiN/Cuマイクロ要素界面端からの剥離き裂発生強度評価2016

    • 著者名/発表者名
      芦田至,高橋可昌,宅間正則,齋藤賢一,佐藤知宏
    • 学会等名
      日本機械学会関西学生会
    • 発表場所
      大阪電気通信大学
    • 年月日
      2016-03-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 超高圧電子顕微鏡を援用した材料強度メカニズムの解明2015

    • 著者名/発表者名
      高橋可昌
    • 学会等名
      (公社)日本材料学会 分子動力学部門・マイクロマテリアル部門合同部門委員会
    • 発表場所
      日本材料学会、京都市
    • 年月日
      2015-11-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Evaluation of interfacial fracture strength in micro-components with different free-edge shape2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Takahashi, Kazuya Aihara, Itaru Ashida, Kimitaka Higuchi, Yuta Yamamoto, Shigeo Arai, Shunsuke Muto, Nobuo Tanaka
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics
    • 発表場所
      LOISIR HOTEL, Toyohashi, Aichi, Japan
    • 年月日
      2015-10-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interfacial fracture strength of micro-scale Si/Cu components with different free-edge shape2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Takahashi, Hikaru Kondo, Kazuya Aihara, Masanori Takuma, Kenichi Saitoh, Shigeo Arai, Shunsuke Muto, Yuta Yamamoto, Kimitaka Higuchi, Nobuo Tanaka
    • 学会等名
      14th International Conference on Fracture and Damage Mechanics
    • 発表場所
      Budva, Montenegro
    • 年月日
      2015-09-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 環境制御型電子顕微鏡を用いた単一粒界破壊挙動のその場観察試験2015

    • 著者名/発表者名
      近藤光,高橋可昌,宅間正則,齋藤賢一
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第90期総会・講演会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 単一粒界試験片を用いた粒界水素脆性の評価2015

    • 著者名/発表者名
      浅野瞭,高橋可昌,宅間正則,齋藤賢一
    • 学会等名
      日本機械学会関西学生会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 先進電子顕微鏡法を援用した材料強度メカニズムの解析2014

    • 著者名/発表者名
      高橋可昌
    • 学会等名
      (公社)日本材料学会 理事会主催企画「微小材料強度学研究集会 実験編」
    • 発表場所
      日本材料学会(京都府)
    • 年月日
      2014-12-25 – 2014-12-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] In situ micro-mechanical testing of grain boundaries combined with environmental TEM2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Takahashi, Hikaru Kondo, Ryo Asano, Masanori Takuma, Kenichi Saitoh, Sigeo Arai, Shunsuke Muto, Nobuo Tanaka
    • 学会等名
      Asian-Pacific Conference on Fracture and Strength (APCFS) /International Conference on Structural Integrity and Failure (SIF)
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 年月日
      2014-12-09 – 2014-12-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ要素界面端からの剥離き裂発生強度評価2014

    • 著者名/発表者名
      北川優,高橋可昌,宅間正則,齋藤賢一
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部H25年度学生会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 反応科学超高圧電子顕微鏡を用いたガス環境実験2013

    • 著者名/発表者名
      荒井重勇、高橋可昌、武藤俊介、山本悠太、丹司敬義、田中信夫
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第69回学術講演会
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-21   更新日: 2019-07-29  

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