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本年度は、主に生体用金属材料の水素の存在状態を変化させた場合における機能劣化と誘起について調べ以下の知見を得た。
水素吸収後の組織制御による機械的性質の向上の誘起について、水素化物の析出形態を制御した純Tiの変形組織観察から、粗大な水素化物はき裂の優先的な発生伝播サイトになるが、粒界に微細な集合体として析出する水素化物の場合は、母相の変形を拘束する析出強化の役割を果たし、き裂の優先的な発生サイトにならないことが明らかになった。このことは、水素の存在状態により必ずしも水素脆化しないことを示唆している。
微量の過酸化水素をう蝕予防に用いられるリン酸酸性フッ化物水溶液中に添加することで、本溶液中における純Tiの水素吸収を抑制することに成功した。純Tiでは、フッ化物濃度が高い場合、過酸化水素添加により腐食が著しく促進される場合があることも明らかにした。
水素チャージしたNi-Ti超弾性合金を熱誘起マルテンサイト変させた後に応力を負荷しマルテンサイトバリアントの再配列を行った場合、低温で昇温放出される水素量が増加することを見出した。この現象は水素と熱誘起あるいは応力誘起マルテンサイト変態との相互作用の影響ではほとんど見られないことから、水素とバリアントの再配列との相互作用は、水素脆化により大きな影響を及ぼすことを示唆している。加えて室温時効により水素濃度分布を変化させると、再配列の途中過程で破断するまでに脆化が促進することも明らかになった。
準安定オーステナイト系ステンレス鋼において、電解水素チャージ法を改良することにより材料中の水素の存在状態を変化させ、水素とひずみ誘起マルテンサイト変態との相互作用と粒界破壊が関連することを示した。
以上、本研究で得られた知見は、安全性・信頼性のさらなる向上のための材料開発の新たな指針の一つとして役立つことが期待される。
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