熱活性過程で理解する水素環境下疲労き裂進展加速メカニズム

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K04161
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 高桑 脩 九州大学, 工学研究院, 准教授 (60633518)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 水素脆化 / 疲労き裂進展 / 水素ガス環境 / 熱活性過程

Outline of Annual Research Achievements

疲労き裂進展試験を窒素ガス中ならびに圧力0.7MPaの水素ガス環境中で温度を変化（RT，90℃，150℃）させて実施し，水素による疲労き裂進展加速挙動を評価した。その結果，温度を上昇させるほど，疲労き裂加速が鈍化すること，疲労き裂進展加速を開始する力学負荷（応力拡大係数範囲）が変化することを明らかにした。また，同一，応力拡大係数範囲，温度にて，荷重負荷周波数（5Hz～0.001Hz）のみを変化させて，試験を実施し，き裂進展加速のひずみ速度依存性・温度依存性を評価し，一定の力学負荷・温度下では，負荷周波数を低下させるほど，水素によるき裂進展加速が鈍化することを明らかにした。これは当初考えていた，負荷周波数を低下させるほど転位が水素の作り出す雰囲気（熱的抵抗）から離脱（抵抗を克服）するためであると推測できる。さらに，き裂進展経路直下の変形組織を詳細に観察し，き裂進展加速と下部組織形成の相関性を明らかにした。通常の疲労き裂進ではき裂先端での繰り返し負荷により著しく発達した変形組織が観察されるが，き裂進展加速が著しい温度（RT）・負荷周波数（1Hz，5Hz）であるほどき裂進展経路直下の変形組織は発達しておらず，き裂先端での塑性変形が著しく抑制されていた。き裂進展加速が鈍化した条件では，変形組織の発達が認められた。これは水素によりき裂先端の転位運動が抑制されたことのみならず，進展速度が増大したことにより，一定の進展量を少ない繰り返し数で進展することも重畳しているといえる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

多くの実験を実施し，予想通りの結果を得たため，おおむね順調に進展しているといえる。

Strategy for Future Research Activity

今後は，計画通り実験を進めていき，熱活性化過程（転位-水素間相互作用）の解釈を用いてき裂進展加速に関するモデル化を行う。

Causes of Carryover

新型コロナウイルス感染により旅費が不要になったため，次年度に消耗品として使用する予定である。