| 研究課題/領域番号 |
26630357
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
菅原 優 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40599057)
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| 研究分担者 |
武藤 泉 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20400278)
原 信義 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40111257)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 水素脆化 / エレクトロクロミズム / 水素侵入 / 純鉄 |
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| 研究実績の概要 |
高張力鋼に代表される高強度構造材料の使用の拡大に向けて、高張力鋼で懸念される水素脆化の機構解明が急務となっている。鋼材への水素侵入は、大気腐食における水の還元反応過程で起こる。この水素侵入は、腐食反応と同様に表面構造に非常に敏感な反応であるが、これまで水素がどの表面サイトから優先的に侵入しやすいのかは明らかにされていなかった。そこで本研究では、WO3のエレクトロクロミズムを利用した水素透過セルを作製し、水素侵入分布を可視化することに取り組んだ。またこの水素透過セルを用いて、鉄系材料の水素侵入挙動を解析した。
本年度は、昨年度に作製したWO3を水素検出側にコーティングした水素透過セルの、水素検出感度の向上を試みた。その結果、WO3薄膜の厚さを最適化し、WO3と鋼界面にバッファー層を設けることで、水素検出感度が向上することが分かった。この改良したWO3薄膜付きの水素透過セルを用いて、純鉄（99.99%）の水素侵入挙動を解析した。ホウ酸緩衝溶液（pH=8.45）中でカソード分極（-1.0 V vs.Ag/AgCl(3.33 M KCl))を行い水素を侵入させると、水素検出側のWO3の色が水色から濃い青色へ徐々に変化した。この色の変化は、WO3が水素と反応しHxWO3を形成したことによるもので、純鉄に侵入した水素原子がWO3で検出されたことを意味している。WO3の色彩変化には早い箇所と遅い箇所が存在しており、優先的に水素が侵入するサイトが純鉄の表面に存在すること、もしくは水素の透過が早い構造が純鉄中に存在することが示唆された。
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