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海老原 健一; 杉山 優理*; 松本 龍介*; 高井 健一*; 鈴土 知明
Metallurgical and Materials Transactions A, 52(1), p.257 - 269, 2021/01
被引用回数：9 パーセンタイル：51.51(Materials Science, Multidisciplinary)応力腐食割れの原因の1つと考えられている水素脆化に関し、近年、材料の変形時に水素により過剰生成した空孔が直接の原因と考える水素助長ひずみ誘起空孔モデルが提案されている。しかし、その定量的考察はあまりなされておらず、誘起空孔の挙動の定量的評価が必要である。このことから、本研究では、水素添加と同時にひずみを与えた純鉄の薄膜試料の水素熱脱離スペクトルを、空孔及び空孔クラスターの挙動を考慮したモデルでシミュレーションした。モデルでは、9個の空孔からなる空孔クラスター(
)までを考慮し、空孔及び空孔クラスターの水素トラップエネルギーとして、分子静力学で見積もった値を用いた。また、拡散に関するパラメータも原子レベル計算で評価した値を用いた。結果として、モデルは、全体としてスペクトルを再現し、時効処理の温度に対するスペクトルの変化も再現した。一方、実験との2つの特徴的な違いも現れ、その考察から、
及び
の拡散はモデルより遅いこと、また、水素と共にひずみを与える際に、空孔クラスターも生成されることの可能性が見出された。本モデルは、照射で生成した空孔の挙動の考察にも応用可能と考える。
海老原 健一; 杉山 優理*; 高井 健一*; 松本 龍介*; 鈴土 知明
no journal, ,
水素脆化は、鉄鋼材料における遅れ破壊や溶接熱影響部での割れの原因として考えられており、その機構解明及びそれに基づく予測・予防が望まれている。水素脆化機構として提案されているいくつかのモデルにおいて、水素助長ひずみ誘起空孔モデルでは、水素によって過剰に発生した空孔そのものが脆化を引き起こすと考えている。実験においてモデルを支持する結果が得られているが、空孔量や空孔の凝集で生成される空孔クラスターのサイズや量などの脆化への影響に関する定量的考察はあまり見られない。このことから、本研究では、ひずみにより誘起される空孔や空孔クラスターの挙動についての定量的考察を目指し、水素助長ひずみ誘起空孔を含む純鉄の水素熱脱離スペクトルの数値シミュレーションによる再現を試みた。結果として、シミュレーション結果には実験スペクトルとの違いが現われ、それらは空孔クラスターの拡散速度に起因することが示唆された。本結果については、照射により空孔が過剰となる原子力材料の脆化の研究への応用が考えられる。
海老原 健一; 杉山 優理*; 松本 龍介*; 高井 健一*; 鈴土 知明
no journal, ,
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。
