| 研究課題/領域番号 |
24K01187
|
|---|
| 研究機関 | 東北大学 |
|---|
研究代表者 |
小山 元道 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (20722705)
|
|---|
| 研究分担者 |
武富 紳也 佐賀大学, 理工学部, 准教授 (20608096)
佐々木 大輔 久留米工業高等専門学校, 材料システム工学科, 准教授 (50772498)
奥山 彫夢 木更津工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (50804655)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2027-03-31
|
| キーワード | 水素脆化 / 転位運動 / 電子チャネリングコントラスト / 固溶強化 / 空孔 |
|---|
| 研究実績の概要 |
固溶化熱処理を施したNi基FCC合金を対象に、水素の有無によってホールペッチ係数を調査することで転位-粒界-水素の相互作用を間接的に解析し、粒界における局所応力発達の影響をマクロな視点から理解した。より具体的には、よく報告されている水素による固溶強化により降伏強度の上昇は確認されたものの、水素によりホールペッチ係数は変化せず、水素は粒界-転位相互作用にはほとんど影響しないことが明らかとなった。つまり、Ni合金では水素はあくまで粒界強度に影響しており、転位パイルアップへの影響はほか合金元素の影響にくらべて無視できる程度であると結論づけられた。同様に純Niでもホールペッチ係数に影響を与えなかったが、合金と異なる点として、転位-転位間相互作用に水素は大きな影響を与えた結果と考えられる著しい加工硬化率の増大が確認された。これはNiの水素拡散係数が合金より低いことなどに起因した水素による転位のピニング効果やソリュートドラッグによるものと考えるが、合金化されると拡散係数が著しく低下するため、Ni合金、双晶などの転位集団運動が誘起されない限りは、ほとんど応力ひずみ応答に影響を与えないと考えられる。結晶塑性有限要素法を用いた空孔密度解析を空孔の拡散係数を現実的な範囲で変化させることで計算した結果、空孔密度発達に有意なひずみ速度依存性が見られ、空孔に由来した水素脆化機構を知る上で重要な知見になると期待される。このため、空孔拡散速度への水素の影響を計算することも進めている。
|
| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
種々なFCC合金の試料準備ならびに硬化挙動の引張試験による評価を行うと共に、空孔拡散係数の計算および空孔密度分布の計算について、その基礎的解析を終えた。これらは当初予定していた計画通りであり、概ね順調に進展していると考える。
|
| 今後の研究の推進方策 |
本テーマでは水素拡散挙動および粒界破壊挙動が一つ重要な鍵であるので転位-水素相互作用に加えて、水素拡散係数の測定や粒界き裂の結晶学的解析もすすめることで、現在議論している内容の精緻化をすすめる。また、実験的な観点から、現在はFCC合金を対象としているが、水素による硬化と脆化挙動の解析をBCCに展開する。特に、水素-転位相互作用による硬化・脆化に対するひずみ速度依存性の理解につながる実験を行う。
計算的側面では、空孔密度計算について空孔拡散速度の変化により有意な変化が認められたので、この視点を深堀する。特に、水素により空孔拡散係数が低下することが知られるので、水素による空孔拡散係数を計算的手法を求めつつ、その得られた拡散係数の範囲で空孔密度計算をすることで水素脆化のひずみ速度依存性が理解できないか努める。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
佐賀大学（武富）：計画していた解析に既設の計算機システムを利用できたこともあり，消耗品などの支出が必要でなかった．一方で2025年度に開催される国際会議に出席することで研究のさらなる推進を計画しているが，旅費が高騰しているためそちらで活用する予定である．
|
