中性子小角散乱の磁化応答によるHPT加工した鉄中の水素の観測

Observation of hydrogen in HPT-Fe using magnetic small-angle neutron scattering

大場 洋次郎*; 足立 望*; 戸高 義一*; 三浦 博己*; 柴山 由樹

Oba, Yojiro*; Adachi, Nozomu*; Todaka, Yoshikazu*; Miura, Hiromi*; Shibayama, Yuki

近年、水素社会実現に向けた取り組みが急速に進展してきており、鉄鋼材料における水素脆化の研究が重要性を増している。しかしながら、鉄鋼材料中の水素の挙動を実験的に観測することは難しく、このことが水素脆化の解明を阻む要因の一つとなっている。我々はこの課題に取り組み、高圧下ねじり(HPT)加工した極低炭素鋼(HPT-Fe)において、水素チャージにより中性子小角散乱(SANS)の散乱強度が減少することを見出した。これは、水素の侵入によりHPT-Fe中の数nm程度の何らかのナノ構造が消失したことを示す結果である。さらなる実験により、SANSで観測されたこのナノ構造は、HPT加工により高密度に導入された粒界とその近傍に形成した、磁気異方性が増大した領域であることを明らかにした。したがって、これらの結果は、HPT-Feにおいて、水素が粒界にトラップされたことにより磁気異方性が回復したことを捉えたものであると考えられる。この現象を鉄鋼材料中の水素分布の観測に利用できれば、中性子の高い透過力により、強力な非破壊観測手法になることが期待される。そこで本研究では、HPT-Feにおける水素によるSANSの散乱強度の変化と水素の脱離挙動との関係を調べた。

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