表面脱離を利用した金属内含有水素の挙動およびその応力測定

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22560709
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 板倉 明子 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (20343858)
• 連携研究者: 高木 祥示 東邦大学, 理学部, 教授 (60171419) ; 村瀬 義治 (独)物質材料研究機構, 主任研究員 (10354193)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 破壊・疲労 / 応力腐食割れ / 微小応力 / 水素 / マイクロカンチレバー

研究概要

脆性破壊のもととなる金属中の水素の存在位置と挙動を明らかにする事を研究目的とした。そのため、鋼内表面近傍での応力発生および電子励起脱離法（ESD）の二次元像を用いて解析した。
鋼内に含有された水素が圧縮応力を発生させることを、薄膜の歪み測定から検出した。繰り返し含有によるヒステリシスの解明は今後の研究課題とする。水素の含有位置確認のため、表面に数十ミクロン単位の加工痕の残るステンレス鋼でESD測定を行い、加工時に生じた転位により、水素含有量および温度依存性が異なることを発見した。鋼材からの水素放出は真空技術の分野でも研究が行われているが、微視的な測定が行われたのは、これが初めてである。

研究成果

• [雑誌論文] Thin Polyelectrolyte Multilayers Made by Inkjet Printing and Their Characterization by Nano-mechanical Cantilever Sensors (2014)
  • 著者名/発表者名: M.Toda, Y.Chen, S.Nett, A.N.Itakura, J.Gutemann, R.Berger
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: 118(印刷中)
  • DOI: 10.1021/jp501464j
  • 査読あり
• [雑誌論文] 水素放出に及ぼすステンレス鋼の表面加工の効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 板倉明子、鈴木真司、高木祥示、村瀬義治、土佐正弘
  • 雑誌名: 真空 巻: 57 ページ: 23-26
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effective Young's Modulus Measurement of Thin Film Using Micromechanical Cantilever Sensors (2013)
  • 著者名/発表者名: A.N.Itakura, M.Toda, K.Miyake, R.Foerch, R.Berger
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52 ページ: 110111-1-110111-5
  • DOI: 10.7567/JJA.52.110111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stress inversion from initial tensile to compressive side during ultrathin oxide growth of the Si(100) surface (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Kitajima, T.Narishima, T.Kurashina, A.N.Itakura, S.Takami, A.Miyamoto
  • 雑誌名: Journal of Physics-Condensed Matter 巻: 25 ページ: 355007-1-355007-5
  • DOI: 10.1088/0953-8984/25/35/355007
  • 査読あり
• [雑誌論文] 真空技術と表面科学を用いた大気分析の新しい展望 (2012)
  • 著者名/発表者名: 板倉明子
  • 雑誌名: 真空 巻: 55 ページ: 383-388
  • 査読あり
• [学会発表] Gas sensing by micro cantilever and thin film (2014)
  • 著者名/発表者名: A.N.Itakura, M.Toda, R.Berger
  • 学会等名: BIT's 4th World Congress of Advanced Materials 2014
  • 発表場所: Chongqing Yuelai International Conference & EXPO Center, Chongqing, China
  • 年月日: 20140606-09
  • 招待講演
• [学会発表] Surface Stress Evolution during Hydrogen irradiation on Metals (2014)
  • 著者名/発表者名: A.N.Itakura, S.Suzuki, S.Takagi, T.Goto, Y.Murase, M.Tosa
  • 学会等名: 11th Annual International Workshop on Nano-mechanical Sensing
  • 発表場所: Hotel NH Eurobuilding, Madrid, Spain
  • 年月日: 20140430-0503
• [学会発表] 電子衝撃脱離法によるステンレス隔膜水素透過特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平田健一郎、鈴木真司、村瀬義治、高木祥示、後藤哲二、板倉明子
  • 学会等名: 第33回表面科学学術講演会・第54回真空に関する連合講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場,つくば市
  • 年月日: 20131126-28
• [学会発表] ステンレス隔膜水素透過特性に及ぼす同位体効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木真司、村瀬義治、高木祥示、後藤哲二、板倉明子、坂上裕之
  • 学会等名: 第33回表面科学学術講演会・第54回真空に関する連合講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場,つくば市
  • 年月日: 20131126-28
• [学会発表] Measurement of hydrogen permeability of stainless steel membrane by ESD ion mapping (2013)
  • 著者名/発表者名: A.N.Itakura, S.Suzuki, S.Takagi, T.Goto, Y.Murase, M.Tosa
  • 学会等名: 19th International Vacuum Congress
  • 発表場所: Paris Palais des Congrès, Paris, France
  • 年月日: 20130909-13
• [学会発表] 電子衝撃脱離によるステンレス鋼の水素透過特性の観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木真司、村瀬義治、土佐正弘、高木祥示、後藤哲二、板倉明子
  • 学会等名: 第32回日本表面科学会年会
  • 発表場所: 東北大学片平キャンパス,仙台
  • 年月日: 20121120-22
• [学会発表] ステンレス表面上の透過水素分布の観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木真司、村瀬義治、高木祥示、後藤哲二、板倉明子
  • 学会等名: 第53回真空に関する連合講演会
  • 発表場所: 甲南大学ポートアイランドキャンパス,神戸
  • 年月日: 20121114-16
• [学会発表] Surface Stress Evolution during Hydrogen irradiation on Stainless Steel (2012)
  • 著者名/発表者名: A.N.Itakura, S.Suzuki, S.Takagi, T.Goto, Y.Murase, M.Tosa
  • 学会等名: 38th International Conference on Micro and Nano Engineering
  • 発表場所: Halls Caravelle Concorde, Toulouse
  • 年月日: 20120916-20
• [学会発表] Surface stress under hydrogen exposure on stainless steel and paradium films on micro cantilevers (2012)
  • 著者名/発表者名: A.N.Itakura, S.Takagi, T.Goto, M.Tosa
  • 学会等名: JST-DFG joint meeting 2012
  • 発表場所: University of Duisburg-Essen, Krefeld, Germany
  • 年月日: 20120913-15
  • 招待講演
• [学会発表] Stress generation under hydrogen plasma irradiation on metal thin film (2011)
  • 著者名/発表者名: A.N.Itakura, S.Shin, S.Takagi, M.Tosa
  • 学会等名: 6th International Symposium on Surface Science
  • 発表場所: Tower Hall Funabori,Tokyo
  • 年月日: 20111211-15
• [学会発表] 水素照射下で生じるステンレス鋼の表面応力" (2011)
  • 著者名/発表者名: 板倉明子、Saran Shin、高木祥示、後藤哲二
  • 学会等名: 第52回真空に関する連合講演会
  • 発表場所: 学習院創立百周年記念会館,東京
  • 年月日: 20111116-18
• [学会発表] Surface Stress Generation during Hydrogen irradiation on Metal Surfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: A.N.Itakura, S.Shin, S.Takagi, M.Tosa
  • 学会等名: 15th international Conference on Thin Films
  • 発表場所: Kyoto TERRSA,京都
  • 年月日: 20111108-11
• [学会発表] Measurement of Hydrogen Permeability of Stainless Steel Membrane (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Takagi, D.Sakai, T.Goto, Y.Murase, A.N.Itakura
  • 学会等名: 15th international Conference on Thin Films
  • 発表場所: Kyoto TERRSA,京都
  • 年月日: 20111108-11
• [学会発表] Stress generation during Hydrogen plasma irradiation on Stainless steel thin film (2011)
  • 著者名/発表者名: A.N.Itakura, S.Takagi, D.Sakai, T.Goto
  • 学会等名: 8th International workshop on Nano-mechanical Cantilever Sensors
  • 発表場所: Trinity College Dublin, Ireland
  • 年月日: 20110510-13
• [学会発表] Stress generation during Hydrogen Irradiation on Stainless Steel (2011)
  • 著者名/発表者名: A.N.Itakura, S.Takagi, D.Sakai, T.Goto, Y.Murase, M.Tosa
  • 学会等名: Max-Planck Institute for Polymer Research May Meeting
  • 発表場所: Max-Planck Institute for Polymer Research, Mainz, Germany
  • 年月日: 20110509-09
• [学会発表] ステンレス薄板を横切る水素の透過特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 板倉明子、高木祥示、酒井大樹、後藤哲二
  • 学会等名: 2011年春季第58回応用物理学関係連合後援会
  • 発表場所: 神奈川工科大学,神奈川県厚木市
  • 年月日: 20110324-27
• [学会発表] 真空技術と表面科学を用いた大気分析の新しい展望 (2011)
  • 著者名/発表者名: 板倉明子
  • 学会等名: 日本真空協会産業部会平成23年5月例会(第249回)
  • 発表場所: 機械振興会館,東京都港区
  • 年月日: 2011-05-18
  • 招待講演
• [学会発表] Young's Modulus measurement of organic thin films using Cantilever sensors (2010)
  • 著者名/発表者名: A.N.Itakura, A.Grinevich, M.Toda, R.Foerch, R.Berger
  • 学会等名: 18th International Vacuum Congress (IVC-18)
  • 発表場所: Beijing International Convention Center, Beijing, China
  • 年月日: 20100823-27
• [学会発表] Young's Modulus measurement of Plasma Polymerized Allylamine films using Cantilever sensors (2010)
  • 著者名/発表者名: A.N.Itakura, M.Toda, R.Foerch, R.Berger
  • 学会等名: International Workshop on Nano-mechanical Cantilever Sensors 2010
  • 発表場所: Banff Conference Center,Banff,CANADA
  • 年月日: 20100524-28
  • 招待講演