| Research Abstract |
先進金属系材料は極めて環境に敏感であり,材料中に水素が吸蔵されることにより水素ぜい化を生じることが問題となっている。したがって,実使用環境中における延性・じん性を改善し,実用に耐えうる材料を開発するためには,材料内部の水素の存在状態,すなわち拡散性水素と非拡散性水素量を含めた水素溶解量と環境ぜい化特性の関係を明らかにするとともに,水素が局所化している状態を把握して,それらとぜい化特性を関連づけて限界強度特性を明らかにすることが不可欠である。今年度は,動的荷重を負荷したまま高強度ステンレス鋼の環境ぜい化き裂をAFMを用いてナノメータオーダでその場観察を実施した。その結果,乾燥空気中の疲労き裂のき裂先端開口変位は応力拡大係数によって定まり,応力拡大係数が大きいほど大きくなるのに対して,環境ぜい化き裂のき裂先端開口変位は,材料組織や水素溶解量の影響を受けて,疲労き裂に比較してそのばらつきが大きいものの,その開口量は小さく,より鋭いき裂形状を有することを明らかにした。また,自然腐食条件下の静SCCき裂はサブμmオーダでもほぼ直線状に進展するとともに,停留することなく安定的に成長し,CTODもほぼ一定値を保つが,粒界3重点に達した時には,き裂進展速度が低下し,同時にCTODが増加し,き裂が鈍化して停留する。その後,粒界に沿ってき裂進展経路を変えると,再びき裂は再鋭化するとともに,き裂進展速度が増加する。一方,カソード防食条件下の静SCCは,表面近傍で粒内ぜい性割れであり,その割れ形態に対応して,自然腐食下の静SCCと比較すると,き裂の蛇行が大きく,また,μmオーダにおいて進展と停留を繰返しながら成長することを明らかにした。さらに,銀デコレーション法を用いて,水素の局在化分布を銀粒子の分布として現出させることにより可視化できることを示すとともに,表面電位顕微鏡を用いることにより,その分布を検出できることを示した。これらにより,動的応力下の環境ぜい化き裂進展機構について考察を加えた。
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