高密度格子欠陥を有する純Ｆｅを利用した水素脆化メカニズムと支配因子の検討

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360304
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 戸高 義一 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50345956)
• 研究分担者: 上路 林太郎 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (80380145)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 強度 / 靭性 / 水素脆化 / ナノ組織 / 格子欠陥 / 巨大ひずみ加工

研究概要

単純な組織である純Feを、巨大ひずみ加工の一つであるHPT（高圧下ねじり）加工により、高密度に格子欠陥を導入すると共に高強度化し、水素脆化の特徴を顕在化させた。10 -3 ~ 10 +3 s-1の広い歪速度範囲で引張試験を行なうことで、格子欠陥と水素との変形中における動的な相互作用に注目して水素脆化挙動を調査した。また、その痕跡となる破面・破断形態の系統的な調査を行ない、破壊に及ぼす水素のミクロな作用とマクロな破壊現象・力学特性とを関連付けて、水素脆化メカニズムを考察した。

研究成果

• [雑誌論文] Mechanical behavior of a microsized pillar fabricated from ultrafine-grained ferrite evaluated by a microcompression test (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nagoshi, A. Shibata, Y. Todaka, T. Sato, M. Sone
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: Vol.73 ページ: 12‐18
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2014.03.048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radiographic and tomographic neutron bragg imaging for quantitative visualization of wide area crystalline structural information (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Sato, Y. Shiota, Y. Todaka, T. Shinohara, T. Kamiyama, M. Ohnuma, M. Furusaka, Y. Kiyanagi
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: Vols.783‐786 ページ: 2109‐2114
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.783-786.2109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallographic orientation dependence of ε martensite transformation during tensile deformation of polycrystalline 30% Mn austenitic steel (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Ueji, Y. Takagi, N. Tsuchida, K. Shinagawa, Y. Tanaka, T. Mizuguchi
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A 巻: Vol.576 ページ: 14‐20
  • DOI: 10.1016/j.msea.2013.03.071
  • 査読あり
• [雑誌論文] Grain size effect on high-speed deformation of Hadfield steel (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Ueji, D. Kondo, Y. Takagi, T. Mizuguchi, Y. Tanaka, K. Shinagawa
  • 雑誌名: Journal of Materials Science 巻: Vol.47 ページ: 7946-7953
  • DOI: 10.1007/s10853-012-6604-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fracture behavior transition by change of strain rate in dislocation-induced Si steels (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Mizuguchi, R. Ueji, H. Miyagawa, Y. Tanaka, K. Shinagawa
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: Vols.706‐709 ページ: 2187‐2192
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.706-709.2187
• [雑誌論文] Effect of grain size and grain orientation on dislocations structure in tensile strained TWIP steel during initial stages of deformation (2012)
  • 著者名/発表者名: G. Dini, R. Ueji
  • 雑誌名: Steel Research International 巻: Vol.83 ページ: 374‐378
  • DOI: 10.1002/srin.201100308
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of solute carbon on high speed deformation of Hadfield steel (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Ueji, T. Yoshisako, Y. Todaka, T. Mizuguchi, Y. Tanaka, K. Shinagawa
  • 雑誌名: Proceedings of the 3rd International Symposium on Steel Science, ISSS-2012 ページ: 203-206
  • URL: http://www.steelscience.org/symposiums/2012/index.html
  • 査読あり
• [雑誌論文] 準安定オーステナイト系ステンレス鋼SUS301L のTRIP 硬化におよぼすひずみ速度の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高木勝規, 上路林太郎, 水口隆, 土田紀之
  • 雑誌名: 鉄と鋼 巻: Vol.97 ページ: 44-50
  • DOI: 10.2355/tetsutohagane.97.450
  • 査読あり
• [学会発表] Origin of Uniform Tensile Elongation in Pure Fe after High-Pressure Torsion-Straining (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Todaka, T. Otsuki, S. Morooka, S. Harjo, M. Umemoto
  • 学会等名: The 6th International Conference on Nanomaterials by Severe Plastic Deformation (NanoSPD6)
  • 発表場所: France, Metz
  • 年月日: 20140630-0704
• [学会発表] その場中性子同折法によるサブミクロン結晶粒極低炭素鋼の引張変形挙動解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大槻匠, 戸高義一, 冨永尚吾, 東利樹, 梅本実, 諸岡聡
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 第167回春季講演大会
  • 発表場所: 東京工業大学 【努力賞受賞】
  • 年月日: 20140321-23
• [学会発表] サブミクロン結晶粒極低炭素鋼におけるボイドの形成・連結に及ぼす水素の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤宏和, 戸高義一, 大塚晃生, 冨永尚吾, 梅本実
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 第167回春季講演大会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 20140321-23
• [学会発表] 陰極水素チャージしたサブミクロン結晶粒極低炭素鋼における引張ひずみ速度による破面形態の変化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 梅本実, 大塚晃生, 冨永尚吾, 上路林太郎
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 第165回秋季講演大会
  • 発表場所: 東京電機大学
  • 年月日: 20130327-29
• [学会発表] その場中性子回折法によるサブミクロン結晶粒純Fe の引張変形挙動解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大槻匠, 戸高義一, 橋本元仙, 梅本実, 諸岡聡
  • 学会等名: 日本金属学会・日本鉄鋼協会 東海支部 第23回学生による材料フォーラム
  • 発表場所: 名古屋大学 【優秀ポスター賞受賞】
  • 年月日: 2013-11-01
• [学会発表] 高密度格子欠陥を導入した純Fe の力学的特性に及ぼす水素の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤宏和, 戸高義一, 冨永尚吾, 大塚晃生, 梅本実
  • 学会等名: 日本金属学会・日本鉄鋼協会 東海支部第23回学生による材料フォーラム
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2013-11-01
• [学会発表] 高密度格子欠陥を導入した純Fe の引張特性に及ぼす熱処理の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 東利樹, 戸高義一, 梅本実, 橋本元仙, 寄本真久
  • 学会等名: 日本金属学会・日本鉄鋼協会 東海支部第23回学生による材料フォーラム
  • 発表場所: 名古屋大学 【優秀ポスター賞受賞】
  • 年月日: 2013-11-01
• [学会発表] 巨大ひずみ加工した高密度格子欠陥鉄鋼材料の水素脆化挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一
  • 学会等名: 鉄鋼協会 材料の組織と特性部会 シンポジウム 『革新的水素侵 入抑制表面の構築に向けて』
  • 発表場所: 東京電機大学
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] Strain Rate Dependence of Hydrogen Embrittlement of Low Carbon Steel Martensite (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Ueji, Y. Nagaki, A. Otsuka, Y. Todaka
  • 学会等名: The 5th International Symposium on Designing, Processing and Properties of Advanced Engineering Materials (ISAEM- 2012)
  • 発表場所: Japan, Toyohashi
  • 年月日: 20121105-08
• [学会発表] Tensile Property of Hydrogen-Charged Submicrocrystalline Ultra-Low Carbon Steel Produced by High-Pressure Torsion-Straining (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Todaka, K. Morisako, A. Otsuka, R. Ueji, T. Omura, K. Kobayashi, M. Umemoto
  • 学会等名: The 5th International Symposium on Designing, Processing and Properties of Advanced Engineering Materials (ISAEM-2012)
  • 発表場所: Japan, Toyohashi
  • 年月日: 20121105-08
• [学会発表] 高密度格子欠陥を有するサブミクロン結晶粒極低炭素鋼の加工硬化挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 橋本元仙, 冨永尚吾, 梅本実
  • 学会等名: 日本金属学会 第151回秋期講演大会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 20120917-19
• [学会発表] 低炭素鋼マルテンサイトの室温引張変形のひずみ速度依存性と水素脆性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 永木裕子, 森岡篤志, 上路林太郎, 大塚晃生, 戸高義一
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 第164回秋季講演大会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 20120917-19
• [学会発表] Influence of strain rate on hydrogen embrittlement in submicrocrystalline ultra-low carbon steel produced by high-pressure torsion straining (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Todaka, K. Morisako, R. Ueji, A. Otsuka, M. Umemoto
  • 学会等名: The 2012 International Hydrogen Conference
  • 発表場所: U.S.A., Moran, Wyoming
  • 年月日: 20120909-12
• [学会発表] Effect of solute carbon on high speed deformation of Hadfield steel (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Ueji, T. Yoshisako, Y. Todaka, T. Mizuguchi, Y. Tanaka, K. Shinagawa
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Steel Science (ISSS 2012)
  • 発表場所: Japan, Kyoto
  • 年月日: 20120527-30
• [学会発表] Influence of punching velocity in small punch test on hydrogen embrittlement in ultra-low carbon steel with ultrahigh density lattice defects (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Todaka, K. Morisako, Y. Matsumoto, R. Ueji, A. Otsuka, M. Umemoto
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Steel Science (ISSS 2012)
  • 発表場所: Japan, Kyoto
  • 年月日: 20120527-30
• [学会発表] 巨大ひずみ加工により高密度格子欠陥を導入した極低炭素鋼の水素脆化挙動に及ぼす力学的特性と破壊形態の関係 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大塚晃生, 戸高義一
  • 学会等名: 日本金属学会・日本鉄鋼協会 東海支部 第22回学生による材 料フォーラム
  • 発表場所: 豊橋サイエンスコア 【優秀ポスター賞受賞】
  • 年月日: 2012-11-22
• [学会発表] 極低炭素ナノ結晶粒鋼と低炭素鋼マルテンサイトの室温引張変形のひずみ速度依存性と水素脆性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 永木裕子, 森岡篤志, 上路林太郎, 大塚晃生, 戸高義一
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会・日本金属学会 中国四国支部 鉄鋼第55回・金属 第52回合同講演大会
  • 発表場所: 鳥取大学
  • 年月日: 2012-08-09
• [学会発表] 極低炭素鋼の加工硬化挙動, 鉄鋼材料の加工硬化特性への新たな要求と基礎研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 梅本実
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 材料の組織と特性部会 加工硬化特性と組織研究会シンポジウム
  • 発表場所: 神田エッサム
  • 年月日: 2012-03-31
• [学会発表] HPT加工により高密度格子欠陥を導入した極低炭素鋼の力学特性に及ぼす水素の影響, 多階層組織金属材料の組織-機械的特性の関係解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 自主フォーラム
  • 発表場所: 四季の湯 強羅静雲荘
  • 年月日: 2012-03-02
• [学会発表] HPT 加工された極低炭素鋼と低炭素マルテンサイト鋼における水素脆性挙動の比較 (2012)
  • 著者名/発表者名: 永木裕子, 大塚晃生, 森岡篤志, 上路林太郎, 戸高義一
  • 学会等名: 日本金属学会・日本鉄鋼協会 中国四国支部 第24回「若手フォーラム」
  • 発表場所: 岡山国際交流センター
  • 年月日: 2012-02-29
• [学会発表] 熱処理によるサブミクロン結晶粒極低炭素鋼の引張特性変化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 冨永尚吾, 戸高義一
  • 学会等名: 日本金属学会・日本鉄鋼協会 東海支部 第21回学生による材料フォーラム
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2011-12-01
• [学会発表] HPT加工されたフェライト鉄における粒界性格の変化が機械的特性に及ぼす影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 名越貴志, 柴田曉伸, 曽根正人, 戸高義一
  • 学会等名: 日本金属学会 第149回秋期講演大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] 高密度格子欠陥を導入した極低炭素鋼の水素脆化に及ぼすスモールパンチ試験速度の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森迫和宣, 大塚晃生, 戸高義一, 梅本実, 松本佳久
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第162回秋季講演大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 高密度格子欠陥を導入した極低炭素鋼の水素脆化におよぼす引張ひずみ速度の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大塚晃生, 戸高義一, 梅本実
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 第162回秋季講演大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] HPT 加工により高密度格子欠陥を導入した極低炭素鋼の加工硬化挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 橋本元仙, 戸高義一, 梅本実
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 第162回秋季講演大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] HPT 加工による極低炭素鋼の組織変化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 寄本真久, 戸高義一, 梅本実
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 第162回秋季講演大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] High Pressure Torsion加工された極低炭素鋼の高速変形 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉迫竜也, 上路林太郎, 大塚晃生, 森迫和宣, 戸高義一
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会・日本金属学会 中国四国支部 鉄鋼第54回・金属第51回合同講演大会
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2011-08-08
• [学会発表] 水素チャージされた高強度鋼におけるひずみ速度変化に伴う破壊形態の遷移 (2011)
  • 著者名/発表者名: 永木裕子, 上路林太郎, 大塚晃生, 森迫和宣, 戸高義一
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会・日本金属学会 中国四国支部 鉄鋼第54回・金属第51回合同講演大会
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2011-08-08
• [備考] 豊橋技術科学大学 機械工学系 材料機能制御研究室
  • URL: http://martens.me.tut.ac.jp/
• [備考] 大阪大学 機能性診断学分野 (藤井研究室)
  • URL: http://www.jwri.osaka-u.ac.jp/dpt9/index.html