水素と格子欠陥の相互作用が鋼材の破壊挙動に及ぼす影響の実験的・解析的研究

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19686013
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 松本 龍介 京都大学, 工学研究科, 助教 (80363414)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 機械材料・材料力学 / 破壊 / 分子動力学 / 水素脆化 / 格子欠陥 / 原子間力顕微鏡 / デジタル画像相関法 / 水素拡散

研究概要

水素が材料の強度を劣化させる水素脆化はよく知られた現象である.水素エネルギーを安全に利用するためには,水素脆化のメカニズムの解明は非常に重要である.本研究では,水素と格子欠陥との相互作用に着目することで鋼材中での水素の役割に関する研究を行った.様々なシミュレーション手法を駆使した解析の結果,水素が格子欠陥を増殖し易くさせたり,運動性を大きく変化させることが明らかになった.

研究成果

• [雑誌論文] 第一原理計算に基づくAl中の格子欠陥まわりの水素占有率の評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 榎本龍博・松本龍介・武富紳也・宮崎則幸
  • 雑誌名: 材料 (掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 水素ガス環境下の・鉄における粒界凝集エネルギーに関する原子シミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 陸茉莉花・松本龍介・武富紳也・宮崎則幸
  • 雑誌名: 材料 材料(掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomistic study of the effect of hydrogen on dislocation emission from a mode II crack tip in alpha iron (2009)
  • 著者名/発表者名: Shinya TAKETOM, Ryosuke MATSUMOTO, Noriyuki MIYAZAKI
  • 雑誌名: International Journal of Mechanical Science 52 ページ: 334-338
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomistic simulations of Hydrogen Embrittlement (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke MATSUMOTO, Shinya TAKETOMI, Sohei MATSUMOTO, Noriyuki MIYAZAKI
  • 雑誌名: International Journal of Hydrogen Energy 34 ページ: 9576-9584
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomistic study of hydrogen diffusion around dislocations in alpha iron (2009)
  • 著者名/発表者名: Shinya TAKETOMI, Ryosuke MATSUMOTO, Noriyuki MIYAZAKI
  • 雑誌名: Effects of Hydrogen on Materials ページ: 655-662
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of hydrogen distribution around dislocations based on first principles calculations (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke MATSUMOTO, Yoshinori INOUE, Shinya TAKETOMI, Noriyuki MIYAZAKI
  • 雑誌名: Effects of Hydrogen on Materials ページ: 663-670
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of shear strain on the hydrogen trapped in bcc-Fe: A first-principles-based study (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke MATSUMOTO, Yoshinori INOUE, Shinya TAKETOMI, Noriyuki MIYAZAKI
  • 雑誌名: Scripta Materialia 60 ページ: 555-558
  • 査読あり
• [雑誌論文] α鉄における(112)[111]刃状転位芯近傍の水素占有位置に関する原子モデルを用いた研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 武富紳也・松本龍介・宮崎則幸
  • 雑誌名: 材料 57 ページ: 768-773
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomistic study of hydrogen distribution and diffusion around a (112)[111] edge dislocation in alpha iron (2008)
  • 著者名/発表者名: Shinya TAKETOMI, Ryosuke MATSUMOTO, Noriyuki MIYAZAKI
  • 雑誌名: Acta Materialia 56 ページ: 3761-3769
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transient Hydrogen Diffusion Analyses Coupled with Crack-tip Plasticity under Cyclic Loading (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu KOTAKE, Ryosuke MATSUMOTO, Shinya TAKETOMI, Noriyuki MIYAZAKI
  • 雑誌名: International Journal of Pressure Vessels and Piping 85-8 ページ: 540-549
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomistic Simulation of the Effects of Hydrogen on the Mobility of Edge Dislocation in Alpha Iron (2008)
  • 著者名/発表者名: Shinya TAKETOMI, Ryosuke MATSUMOTO, Noriyuki MIYAZAKI
  • 雑誌名: Journal of Materials Science 43 ページ: 1166-1169
  • 査読あり
• [雑誌論文] 鈍化き裂まわりの非定常な水素拡散-弾塑性連成解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小竹広和・松本龍介・武富紳也・宮崎則幸
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集A編 74-737 ページ: 28-36
  • 査読あり
• [学会発表] 水素がα-Fe中の空孔濃度に及ぼす影響に関する原子モデル解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西口直・松本龍介・武富紳也・宮崎則幸
  • 学会等名: 日本機械学会(第22回計算力学講演会)
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2009-10-10
• [学会発表] 水素環境下のα鉄における粒界凝集エネルギーに関する電子・原子シミュレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 陸茉莉花・松本龍介・武富紳也・宮崎則幸
  • 学会等名: 日本機械学会(第22回計算力学講演会)
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2009-10-10
• [学会発表] 水素が空孔の生成と拡散挙動に及ぼす影響に関する原子モデル解析, 産業技術数理研究センター (2009)
  • 著者名/発表者名: 松本龍介
  • 学会等名: 第7回ワークショップ
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] Atomistic Study of Hydrogen Effect on Cohesive Energy of Grain Boundaries in Alpha Iron (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke MATSUMOTO, Marika RIKU, Shinya TAKETOMI, Noriyuki MIYAZAKI
  • 学会等名: US National Congress on Computational Mechanics X (USNCCM X)
  • 発表場所: Columbus, Ohio
  • 年月日: 2009-07-18
• [学会発表] Atomistic Study of Hydrogen Distribution around Lattice Defects and Defect Energies under Hydrogen Environment (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke MATSUMOTO, Shinya TAKETOMI, Noriyuki MIYAZAKI
  • 学会等名: 12th International Conference on Fracture (ICF2009)
  • 発表場所: Ottawa, Canada
  • 年月日: 2009-07-16
• [学会発表] 電子・原子レベル解析を用いた格子欠陥の水素トラップエネルギーの評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松本龍介・武富紳也・宮崎則幸
  • 学会等名: 日本材料学会(第14回分子動力学シンポジウム)
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2009-05-22
• [学会発表] Measurement of Three-dimensional Surface Displacement Using the Digital Image Correlation with AFM Images (2009)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki SHISHIDO, Tatsuhiro KUWAHARA, Ryosuke MATSUMOTO, Toru IKEDA, Noriyuki MIYAZAKI
  • 学会等名: International Conference on Electronics Packaging 2009 (ICEP2009)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2009-04-15
• [学会発表] Interactions between Hydrogen and Lattice Defects in Alpha Iron (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke MATSUMOTO, Noriyuki MIYAZAKI, Shinya TAKETOMI
  • 学会等名: International HYDROGENIUS SYMPOSIUM: Hydrogen-Materials Interaction
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2009-02-05
• [学会発表] 原子モデルを用いた水素と格子欠陥の相互作用に関する研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 松本龍介
  • 学会等名: 産業技術総合研究所(平成19年度先進製造プロセス研究部門内FS研究「先進材料研究及びシミュレーション技術に関する基板調査研究」講演会)
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20080300
• [学会発表] 原子モデルを用いた格子欠陥への水素のトラップ状態に関する検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 松本龍介・武富紳也・宮崎則幸
  • 学会等名: 日本機械学会(第21回計算力学講演会)
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2008-11-03
• [学会発表] Estimation of Hydrogen Distribution Around Dislocation Based on First Principle Calculations (2008)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke MATSUMOTO, Yoshinori INOUE, Shinya TAKETOMI, Noriyuki MIYAZAKI
  • 学会等名: 2008 International Hydrogen Conference -Effects of Hydrogen on Materials-
  • 発表場所: Wyoming, USA
  • 年月日: 2008-09-10
• [学会発表] Atomistic Study of Interaction between Hydrogen Atoms and Dislocations around Mode I Crack Tip (2008)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke MATSUMOTO, Shinya TAKETOMI, Sohei MATSUMOTO, Yoshinori INOUE, Noriyuki MIYAZAKI
  • 学会等名: 8th World Congress on Computational Mechanics (WCCM8) in Conjunction with 5th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering (ECCOMAS 2008)
  • 発表場所: Venice, Italy
  • 年月日: 2008-06-30
• [学会発表] 弾性ひずみによる水素トラップに関する検討(転位芯まわりとき裂先端での水素濃度分布) (2008)
  • 著者名/発表者名: 松本龍介・井上義規・武富紳也・宮崎則幸
  • 学会等名: 日本材料学会(第13回分子動力学シンポジウム講演論文集)
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2008-05-23
• [学会発表] 粒界特性が水素拡散に与える影響の原子モデルによる検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 松本龍介・陸茉莉花・宮崎則幸
  • 学会等名: 日本計算工学会(第13回日本計算工学講演会)
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2008-05-23
• [学会発表] Molecular Dynamics Study of Hydrogen Effects on the Fracture Behavior of bcc-Fe Single Crystals (2008)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke MATSUMOTO, Sohei MATSUMOTO, Shinya TAKETOMI, Noriyuki MIYAZAKI
  • 学会等名: International Conference on Computational and Experimental Engineering and Science 2008
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2008-03-18
• [学会発表] Molecular Dynamics Study of Hydrogen Effects on Mode I Crack Growth Behavior in bcc-Fe (2008)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke MATSUMOTO, Shinya TAKETOMI, Sohei MATSUMOTO, Noriyuki MIYAZAKI
  • 学会等名: International Hydrogen Energy Development Workshop 2008 -Hydrogen Simulation Workshop-
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2008-02-02
• [学会発表] Yoshinori INOUE and Noriyuki MIYAZAKI, Atomistic Study of Hydrogen Effects on the Fracture Behavior of bcc-Fe (2007)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke MATSUMOTO, Shinya TAKETOMI, Sohei MATSUMOTO
  • 学会等名: Third Asia -Pacific Congress on Computational Mechanics in Conjunction with Eleventh International Conference on Enhancement and Promotion of Computational Methods in Engineering and Science (APCOM'07 in conjunction with EPMESC XI)
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2007-12-04
• [学会発表] First Principle Estimation of the Basic Physical Properties of Fe and Fe-H Systems and Evaluation of Interatomic Potentials (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori INOUE, Ryosuke MATSUMOTO, Shinya TAKETOMI, Noriyuki MIYAZAKI
  • 学会等名: Third Asia- Pacific Congress on Computational Mechanics in Conjunction with Eleventh International Conference on Enhancement and Promotion of Computational Methods in Engineering and Science (APCOM'07 in conjunction with EPMESC XI)
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2007-12-04
• [学会発表] 原子モデルを用いた水素による滑り面での破壊機構に関する考察 (2007)
  • 著者名/発表者名: 松本龍介・武富紳也・松本壮平・宮崎則幸
  • 学会等名: 日本機械学会(M&M2007材料力学カンファレンス講演会)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-10-25
• [学会発表] Molecular Dynamics Simulation of Hydrogen Related Fracture of Iron (2007)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke MATSUMOTO
  • 学会等名: IIASA-Kyoto University The Forth Joint International Seminor on Applied Analysis ans Synthesis of Complex Systems
  • 発表場所: Vienna
  • 年月日: 2007-06-27
• [備考]
  • URL: http://solid.me.kyoto-u.ac.jp