2019 年度研究成果報告書

KK-XAFSの高度化による構造材料の表面腐食過程の理解と耐腐食性材料への展開

研究課題

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研究課題/領域番号	16H05992
研究種目	若手研究(A)
配分区分	補助金
研究分野	量子ビーム科学
研究機関	大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
研究代表者	阿部仁大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (00509937)
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード	放射光 / XAFS / 表面反応 / 構造材料
研究成果の概要	本研究課題では、独自に開発したKK-XAFS法を高度化し、構造材料等の表面で起こる酸化、腐食反応の観察と理解に取り組んできた。構造材料の不動態皮膜の典型的な厚みは数nm程度であり、このような表面領域での反応の理解が重要である。そこで、KK-XAFS測定とIRRAS測定を、温度制御およびガス流通下、同時にin situ測定し、表面反応の観察を行った。Si wafer上に作製されたNi薄膜およびCo薄膜を試験試料とし開発を行った。また、鉄(Fe)試料について、複数の温度条件で、酸化および還元反応のin situ測定を行なった。~2 nmというユニークな表面感度を活かした測定が出来た。
自由記述の分野	放射光科学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究課題では、独自に開発したKK-XAFS法を高度化し、構造材料等の表面で起こる酸化、腐食反応の観察と理解に取り組んできた。構造材料は表面からの腐食等により寿命を迎えるが、腐食の進行機構の詳細は不明な点も多い。不動態皮膜の典型的な厚みは数nm程度であり、最表面から数nm程度までの表面領域での腐食過程の理解が極めて重要である。例えば鉄については、250°C, 300°C, 350°Cなど複数の温度条件下で、表面で起こる酸化反応および還元反応について、IRRASと組み合わせて高度化したKK-XAFS法を用いて、~2 nmというユニークな表面感度を活かした観察に成功した。