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鉄鋼の焼戻し脆性と粒界水素脆性におけるマルチスケール解析; 第一原理計算と破壊力学試験

A Multiscale analysis on the temper and hydrogen-induced intergranular embrittlement of steel; First-principles calculations and fracture mechanics experiments

山口 正剛  ; 亀田 純*

Yamaguchi, Masatake; Kameda, Jun*

粒界の理想破壊仕事2$$gamma$$$$_{rm int}$$(2つの破壊表面と粒界のエネルギー差、粒界凝集エネルギー)の偏析による変化$$Delta$$2$$gamma$$$$_{rm int}$$が粒界脆化・強化の原因であるという説は、「金属の微視き裂進展に伴う塑性仕事($$gamma$$$$_{rm p}$$)は2$$gamma$$$$_{rm int}$$よりもずっと大きいが、2$$gamma$$$$_{rm int}$$に依存している」という仮説に基づいている。この仮説はJokl, Vitek, McMahonによって提案されたもので物理モデルによる検証はなされたが、原子論的なシミュレーションによってそれを示すのは現在でも困難である。そこで本研究では、第一原理計算と破壊靭性試験を組み合わせることで、その仮説について一つの証拠を示す。それによって、ミクロな(電子論的な)原子間結合エネルギーからマクロな破壊靱性までのマルチスケールな理解が得られ、鉄鋼の焼戻し脆性や粒界水素脆性において観測されている破壊靭性の低下が$$Delta$$2$$gamma$$$$_{rm int}$$によって引き起こされていることが示される。

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