Simulation of hydrogen thermal desorption spectra for iron with strain-Induced vacancy-type defects included

ひずみ誘起空孔型欠陥を含む鉄の水素熱脱離曲線のシミュレーション

海老原 健一   ; 杉山 優理*; 松本 龍介*; 高井 健一*; 鈴土 知明   

Ebihara, Kenichi; Sugiyama, Yuri*; Matsumoto, Ryosuke*; Takai, Kenichi*; Suzudo, Tomoaki

水素添加と同時にひずみを鉄鋼に与えることで、多量の空孔が生成され、それらが直接脆化に寄与するとする水素脆化モデルがある。そして、そのような多量の空孔を含む鉄鋼の水素熱脱離曲線には特徴的な脱離ピークが現れる。よって、そのような熱脱離曲線の数値シミュレーションによって、空孔やその凝集で生じる空孔クラスターの定量的評価が可能であり、さらにそれに基づくモデルの検証が考えられる。本研究では、ひずみ誘起空孔を含む純鉄試料の水素熱脱離曲線を測定し、その曲線を、空孔及び空孔クラスターの挙動を考慮したモデルによってシミュレーションした。また、その結果から、一部の空孔クラスターの拡散係数が理論値より小さい可能性が示唆された。さらに、発表では、より現実的な空孔生成直後の熱脱離曲線の測定についても考察する。尚、本発表は、Metallurgical and Materials Transactions A, 52(2021)257の一部を含む。

A hydrogen embrittlement model supposes that vacancies in steel which are generated by hydrogen charging and deformation concurrently cause directly embrittlement. Moreover, a characteristic peak appears in the hydrogen thermal desorption spectrum of such steel. Therefore, it is considered that vacancies and vacancy clusters resulting from vacancy aggregation can be estimated quantitatively by numerically simulating such a spectrum for verifying the model. In this study, the thermal desorption spectra of an iron specimen with strain-induced vacancies was measured, and the spectra was simulated using a model considering the behavior of vacancies and vacancy clusters. The possibility that diffusion of some kinds of vacancy clusters may be slower than the theoretical value was indicated from the result. Furthermore, we discuss the measurement of the thermal desorption curve immediately after the vacancy formation. This presentation includes a part of Metal. Mater. Trans. A52 (2021) 257.