| 研究課題/領域番号 |
20H00218
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
久保田 祐信 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 教授 (50284534)
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| 研究分担者 |
駒崎 慎一 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (70315646)
ステイコフ アレキサンダー 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 准教授 (80613231)
薦田 亮介 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (90801308)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 水素 / クリープ / スモールパンチクリープ試験 / 中空試験片 / 荷重/応力変換算式 / 密度班関数理論計算 / 分子動力学 |
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| 研究実績の概要 |
高温水素中でクリープ変形が加速される機構の解明を，純鉄を用いて行った．破面と破断の様相に相違がない，寿命が最小クリープひずみ速度で環境によらず整理できた，クリープ指数がほぼ同じ，ということから水素はクリープ変形機構を変えずに加速させる推論に至った．ひずみ速度と応力の関係式の解析から，水素はクリープ活性化エネルギーの低下をもたらすことが示唆された．以上から，水素は空孔濃度を増加させ，これが転位上昇の促進につながり，クリープ変形が加速したという仮説を打ち立てた．
機構解明の計算的アプローチとして，密度汎関数理論に基づく計算と分子動力学シミュレーションを実施した．水素は空孔の移動に必要な活性化障壁に影響を与えない，高温では水素は転位のトラップから0.14eVで逃れることができることが明らかになった．これらは水素と空孔の相互作用に関する重要な基礎的知見である．
SUS304鋼の高温水素ガス雰囲気中（600℃，012MPa）でのクリープ変形・破壊特性を微小ディスク試験片（直径8mm，厚さ0.5mm）によって明らかにした．水素中ではクリープ破断時間が減少し破断延性が増加し，単軸クリープ試験結果と定性的によく一致する結果となった．相当破壊ひずみに基づいて微小ディスク試験結果を標準単軸クリープ試験結果に換算した結果，両雰囲気中における試験結果は良好に対応し，この試験方法が水素の影響評価に利用可能であることが明らかとなった．
中空試験片を長期クリープ試験に適用する検討を進めた．常温で顕著な水素脆化を示すSUS304鋼を用いて，中空試験片内部のガスを置換する適当な条件を見出し，その後．中空試験片のクリープ試験を実施した．中空試験片では中実試験片と同等の水素の影響はあらわれず，この原因を高温で生じる試験片内部の水素濃度分布にあると推定した．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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