| 研究課題/領域番号 |
18K14018
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| 研究機関 | 新居浜工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
真中 俊明 新居浜工業高等専門学校, 環境材料工学科, 助教 (60805068)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 水素脆化 / Al-Cu-Mg合金 / HG-SCC試験 / 破面観察 |
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| 研究実績の概要 |
前年度に実施した湿潤大気中での低ひずみ速度引張試験による耐水素脆化特性の評価では、Al-Cu-Mg合金は熱処理条件を変化させても耐水素脆化特性に優れるという結果が得られた。しかし、この試験方法では試験片表面に亀裂が発生すると、その箇所に変形が集中してしまい、低ひずみ速度の条件が満たされなくなる。すなわち、水素の供給が十分になされず、正しく耐水素脆化特性を評価できない可能性があった。
そのため2019年度は、湿潤ガス応力腐食割れ（HG-SCC）試験を用いて、Al-Cu-Mg合金の耐水素脆化特性を評価した。本試験法は、疲労予亀裂を導入した試験片に対して、所定の応力拡大係数となるように引張荷重を負荷し、湿潤大気中で所定期間保持した場合の亀裂進展長さを測定するものである。Al-Cu-Mg合金の熱間圧延材から、CT試験片を切り出し、500℃で1hの溶体化処理後に水冷し、(1)190℃で9h、(2)140℃で72h、(3)50℃で96hの時効を行った。そして、疲労予亀裂を導入後、所定の応力拡大係数となるように定変位方式で引張荷重を負荷し、25℃で相対湿度90％以上の湿潤環境に30日間保持した。その後、疲労後亀裂を導入してから急速破断させ、破面を走査型電子顕微鏡で観察し、疲労予亀裂と後亀裂との間に、HG-SCC（水素脆化）による亀裂進展が生じているかを確認した。
本年度実施したいずれの時効条件においても、HG-SCCによる亀裂進展は認められなかった。すなわち、湿潤環境でAl-Cu-Mg合金の亀裂進展は促進されず、水素脆化に対して鈍感であることがわかった。この結果は、前年度の湿潤大気中での低ひずみ速度引張試験の結果とも合致した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本年度の実験結果より、Al-Cu-Mg合金はその評価方法によらず耐水素脆化特性に優れていることが示された。その理由が金属組織によるものであるかを示すために、一部の試料については透過型電子顕微鏡による粒界近傍組織観察を実施した。また、湿潤環境中から侵入する水素量を定量するために、半導体ガスセンサー式のガスクロマトグラフを検出器とした昇温脱離分析装置を構築し、測定を開始した。
以上のように、本研究課題で取り組む個々の実験は進行しているものの、当初の計画からはやや遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度は、昇温脱離分析による水素の定量と水素の可視化実験を行う予定である。これらにより、侵入する水素量が少ないため水素脆化が生じないのか、あるいは水素が侵入してもその移動を妨げる材料因子が存在するのかを検証する。
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