| 研究概要 |
水素脆化機構に関する研究はその重要性から継続的に行われているが,そのメカニズムは解明されていない.水素脆化メカニズムを解明するためには基礎的知見として,材料中の各種の格子欠陥への水素の配位状態と配位量,拡散性の水素の量を明らかにし,現実的な水素量のもとで様々な格子欠陥やき裂がどのように振る舞うのかを知る必要がある.このような背景から本年度は以下の研究を実施した.
1. 前年度までに明らかにした鉄中の格子欠陥の水素トラップエネルギーを用いて,現実的な高圧水素ガス環境において様々な格子欠陥に配位する水素の量を評価した.その結果,原子空孔,高エネルギー粒界,転位芯が多くの水素をトラップすることがわかった.
2. 1の解析に基づき,水素をトラップした原子空孔の挙動について解析を行った.原子空孔の熱平衡濃度は水素によって大きく変化しないが,拡散係数が極端に低下することがわかった.このことから,塑性変形によって過飽和に生成した原子空孔が長時間残存すると言える.
3. 1の解析に基づき,水素を導入した粒界の凝集エネルギーを評価した.その結果,低エネルギー粒界に比べて,高エネルギー粒界は水素によって凝集エネルギーが低下する傾向が強いが,その低下割合は小さいものであった.また,添加元素(C,N)の影響について評価し,これらの元素によって粒界に配位する水素量が大幅に減少することがわかった.
4. 1の解析に基づき,水素を配位させた転位の運動速度の評価を行った.水素が転位の易動度に及ぼす影響は,負荷応力,温度,水素量によって複雑に変化(上昇/低下)することがわかった.
5. 前年度までに開発を行ったAFMを用いた高空間解像度かつ高精度な変位・ひずみ計測システムと,ズームレンズによる計測とを組み合わせることで,鋼材の破壊過程を様々なスケールで計測した.
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