| 研究分担者 |
近藤 良之 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (90325499)
野口 博司 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (80164680)
松岡 三郎 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (10354250)
高井 健一 上智大学, 理工学部, 助教授 (50317509)
松永 久生 福岡大学, 工学部, 助教授 (80346816)
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| 研究概要 |
環境・エネルギーの両問題の解決へ向けて水素利用に関する研究開発が世界各国で活発化する中で,安全な水素利用社会実現のために本研究の重要性は益々高まっている.本研究では当初の目的であった高強度鋼のギガサイクル疲労破壊に及ぼす水素の影響に加え,近い将来燃料電池システムへの使用が想定される各種金属材料の疲労強度に及ぼす水素の影響の解明に取り組んだ.得られた成果・知見を以下に示す.
(1)超長寿命域における疲労き裂進展への非金属介在物にトラップされた水素の関与の証拠を,水素濃度を制御した試験片の疲労試験や2次イオン質量分析(SIMS),トリチウムオートラジオグラフィによって示した.
(2)水素の関与を考慮した超長寿命疲労破壊のメカニズムを提案した.それを基に,材料中の水素濃度の制御や材料中に含まれる非金属介在物の寸法・種類の制御による超長寿命疲労強度向上の指針を得た.
(3)研究代表者・村上が提案した√<area>パラメータモデル,極値統計法およびODA(Optically Dark Area)の成長曲線に基づく疲労強度設計法を確立した.
(4)各種金属材料の疲労強度に及ぼす水素の影響についての実用的なデータに加えて,水素によってすべり変形が局在化する現象や,相変態に伴う水素拡散機構の変化がき裂進展の加速に果たす役割など,いわゆる水素脆化(Hydrogen Embrittlement)と呼ばれている水素による疲労強度低下の機構解明への足掛かりとなる重要な知見を得た.
本研究の成果を総合的に分析して2つの重要なことが明らかになった.
I.水素はいわゆる脆化を引き起こすのではなく,転位を動き易くし,すべりの集中をもたらす.
II.ギガサイクル疲労の発端となる介在物周辺にトラップされた水素の役割は,低応力で微視的なすべりの集中を引き起こすことである.
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