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2017 年度 実績報告書

高耐食性合金の腐食に伴う水素吸収が引き起こす特異な脆化挙動と腐食促進

研究課題

研究課題/領域番号 15K06507
研究機関九州工業大学

研究代表者

横山 賢一  九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80308262)

研究分担者 酒井 潤一  早稲田大学, 理工学術院, 名誉教授 (90329095)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード腐食防食 / 水素脆性 / 老朽化 / 破壊 / 生体材料
研究実績の概要

昨年度までの結果に基づき、最終年度においても、高耐食性合金の水素吸収が引き起こす特異な脆化及び腐食挙動に関する新たな知見を見出し、それらの機構について検討した。特に注目すべきは、ニッケル-チタン超弾性合金において、吸収された水素と応力誘起マルテンサイト変態との動的相互作用によって導入された微視的な構造欠陥が、本合金の脆化に顕著な影響を及ぼしている可能性について、動的相互作用後に脱水素熱処理を施した場合においても、脆化が回復しないという結果から示したことである。同様の実験を行った準安定オーステナイト系ステンレス鋼においても、ひずみ誘起マルテンサイト変態と水素との動的相互作用により、粒界破壊しやすくなるという脆化促進現象を見出したが、動的相互作用によって導入される構造欠陥そのものだけで脆化に直接関与することを示す結果は得られなかった。このことから、ニッケル-チタン超弾性合金とは異なり、ステンレス鋼の脆化には、水素と構造欠陥の両方の存在が必要であることが示唆された。
研究期間全体を通じて得られた結果から総合的に判断すると、高耐食性合金の水素吸収が引き起こす諸現象は、これまで様々な研究がなされてきた高強度鋼などのそれとは異なる点も多く、機械的性質の劣化挙動や局部腐食の抑制あるいは促進などにおいて特異性が高く、その機構の一部には、結晶構造変化と水素との動的相互作用が大きな役割を果たしていることが明らかになった。
以上、本研究で得られた知見の多くは、種々の合金の寿命評価法や開発指針などに大きく役立つことが期待される。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Improved fracture properties of Ni-Ti superelastic alloy under sustained tensile load in physiological saline solution containing hydrogen peroxide by hydrogen charging2018

    • 著者名/発表者名
      Takehiro Shimada, Ken'ichi Yokoyama, Jun'ichi Sakai
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 752 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2018.04.147

    • 査読あり
  • [雑誌論文] After-effects induced by interactions between hydrogen and the martensite transformation in Ni-Ti superelastic alloy2017

    • 著者名/発表者名
      Ken'ichi Yokoyama, Yuki Hirata, Jun'ichi Sakai
    • 雑誌名

      Philosophical Magazine Letters

      巻: 97 ページ: 350-358

    • DOI

      10.1080/09500839.2017.1363423

    • 査読あり
  • [雑誌論文] First interactions between hydrogen and stress-induced reverse transformation of Ni-Ti superelastic alloy2017

    • 著者名/発表者名
      Ken'ichi Yokoyama, Tatsuki Hashimoto, Jun'ichi Sakai
    • 雑誌名

      Philosophical Magazine Letters

      巻: 97 ページ: 459-468

    • DOI

      10.1080/09500839.2017.1409912

    • 査読あり
  • [学会発表] SUS316Lステンレス鋼の水素脆化挙動 -加工誘起マルテンサイト変態と水素との相互作用によって導入された欠陥の影響-2018

    • 著者名/発表者名
      二町啓亮, 横山賢一
    • 学会等名
      日本金属学会
  • [学会発表] 水素と応力誘起変態との相互作用によって導入された欠陥によるNi-Ti超弾性合金の脆化2017

    • 著者名/発表者名
      島田健弘, 横山賢一, 酒井潤一
    • 学会等名
      日本金属学会
  • [学会発表] TiNi超弾性合金における水素の存在状態と劣化特性2017

    • 著者名/発表者名
      島田健弘, 横山賢一
    • 学会等名
      形状記憶合金協会
  • [学会発表] TiNi超弾性合金の生体環境における腐食と水素脆化2017

    • 著者名/発表者名
      横山賢一
    • 学会等名
      形状記憶合金協会
    • 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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