2010 Fiscal Year Annual Research Report
不働態化金属の水素吸収と脆化に関する電気化学と材料強度学との融合による基礎的研究
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21560757
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
酒井 潤一 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90329095)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横山 賢一 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80308262)
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| Keywords | 腐食防食 / 水素脆化 / 表面解析 / 高耐食性合金 |
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| Research Abstract |
本年度では、前年度に引き続き電気化学的観点と材料強度学的観点を融合させながら不働態化金属の水素吸収と脆化について調べた。水素吸収する環境条件の違いに関して、純Tiとα+β型Ti合金では、NaCl水溶液中において溶存酸素量が減少すると水素吸収の臨界電位が貴な方向へ大きくシフトすることが明らかになった。このことは、例えば生体内など溶存酸素が欠乏するような環境下では水素吸収が起こりやすく脆化しやすくなることを示唆している。また.ステンレス鋼の水素吸収挙動は、電解陰極チャージ条件(特に溶液の種類)によって大きく変化し、破面形態などの水素脆化挙動が変化する場合があることも明らかにした。これは、水素の存在状態をある程度変化させることが可能であり、水素脆化機構解明のための一つの手掛かりとなり得ることを示す結果である。
純Zrを歯面塗布液や歯磨剤を模擬した酸性フッ化物水溶液中に自然浸漬した場合、水素吸収し水素化物が生成することが確認された。また、表面に腐食生成物の付着も観察された。水素吸収量は純Tiと比較するとほとんど同じか若干少なくなる傾向を示した。アノード電位が印加された状態では、純Zrは活性溶解を示すが、腐食量はフッ化物濃度には必ずしも依存せず、純Tiとは異なる挙動を示すことが明らかになった。水素吸収による機械的性質の劣化を評価する場合、β-Ti合金などは引張挙動に水素吸収の影響が現れにくく評価が難しい場合がある。しかしながら、引張挙動に影響が現れない程度の水素吸収量であっても室温クリープ挙動に顕著な違いが現れることを明らかにした。特に時効処理した場合に影響が大きくなったことから、水素の存在状態の変化が室温クリープ挙動に大きく寄与すると考えられる。
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