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論文

Dissolution behavior of U $_{3}$ O $_{8}$ , FeUO $_{4}$ , and UO $_{2}$ -Zr-stainless steel system samples generated in an oxidative atmosphere in the presence of malonic acid

頓名龍太郎*; 佐々木隆之*; 岡本芳浩; 小林大志*

Journal of Nuclear Materials, 605, p.155561_1 - 155561_9, 2025/02

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2024.155561

被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)

The dissolution behavior of UO $_{2}$ -Zr-SS samples heated under oxidative conditions, along with the single uranium phases formed in the samples (U $_{3}$ O $_{8}$ and FeUO $_{4}$ ), was investigated through static leaching tests using malonic acid. Malonic acid promoted the dissolution of both U $_{3}$ O $_{8}$ and FeUO $_{4}$ solid phases owing to complex formation. The uranium concentrations of U $_{3}$ O $_{8}$ and FeUO $_{4}$ increased with malonic acid concentration and matched at steady state. In the absence of malonic acid, the U concentration of FeUO $_{4}$ was less than its solubility because of uranium adsorption on an iron hydrolysis solid phase. The uranium concentration after long immersion of the UO $_{2}$ -Zr-SS system samples could be explained by the behavior of U $_{3}$ O $_{8}$ and FeUO $_{4}$ . In the absence of malonic acid, U concentration decreased owing to adsorption onto the iron solid phase, similar to the behavior of FeUO $_{4}$ . In contrast, in the presence of malonic acid, U concentration was consistent with that observed for U $_{3}$ O $_{8}$ and FeUO $_{4}$ .

論文

Pulsed muon facility of J-PARC MUSE

下村浩一郎*; 幸田章宏*; Pant, A. D.*; 砂川光*; 藤森寛*; 梅垣いづみ*; 中村惇平*; 藤原理賀; 反保元伸*; 河村成肇*; et al.

Interactions (Internet), 245(1), p.31_1 - 31_6, 2024/12

https://doi.org/10.1007/s10751-024-01863-8

J-PARC Muon Facility: MUSE (Muon Science Establishment) is responsible for the inter-university user program and the operation, maintenance, and construction of the muon beamlines, namely D-line, S-line, U-line, and H-line, along with the muon source at J-PARC Materials and Life Science Facility (MLF). In this paper, recent developments are briefly presented.

論文

$^{149}$ Sm synchrotron-radiation-based Mssbauer spectroscopy of Sm-based heavy fermion compounds

筒井智嗣; 東中隆二*; 水牧仁一朗*; 小林義男*; 中村仁*; 伊藤孝; 依田芳卓*; 松田達磨*; 青木勇二*; 佐藤英行*

Interactions (Internet), 245(1), p.9_1 - 9_10, 2024/12

https://doi.org/10.1007/s10751-024-01851-y

$^{149}$ Sm synchrotron-radiation-based Mssbauer spectroscopy has been applied to Sm-based heavy fermion intermetallics, SmAl $_{20}$ ( = Ti, V and Cr) and SmOs $_{4}$ Sb $_{12}$ . The isomer shifts obtained demonstrate that the Sm valence states in these compounds are intermediate. Since the difference of the isomer shifts in 22.502 keV $^{149}$ Sm Mssbauer effect between Sm $^{2+}$ and Sm $^{3+}$ state is comparable to the 2nd order Doppler shift, consideration of the 2nd order Doppler shift is required to precisely discuss Sm valence state through the shifts of the Mssbauer spectra. In addition, the plots of the isomer shifts obtained by the Mssbauer spectroscopy against the Sm valence states estimated from Sm L-edge X-ray absorption spectroscopy exhibit a linear correlation except for that in SmOsSb $_{12}$ . This implies that the origin of the intermediate valence state in SmOsSb $_{12}$ differs from that in SmAl $_{20}$ ( = Ti, V and Cr).

論文

Dissolution behavior of calcium uranate under oxidizing and reducing conditions

加藤雄斗*; 佐々木隆之*; 頓名龍太郎*; 小林大志*; 岡本芳浩

Applied Geochemistry, 175, p.106196_1 - 106196_9, 2024/11

https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2024.106196

被引用回数：1 パーセンタイル：41.61(Geochemistry & Geophysics)

To assess the chemical stability of CaUO $_{4}$ in different aqueous environments, static immersion tests were performed under various redox conditions and carbonate ion concentrations. The dissolution mechanism of CaUO $_{4}$ was examined using data from solid and liquid analyses, along with chemical thermodynamic calculations. Under reducing conditions and without carbonate, U(VI) in CaUO $_{4}$ was reduced to U(V) and the mineral was converted into non-stoichiometric CaUO $_{4-x}$ . The dissolved uranium was then further reduced to U(IV) in the aqueous media, forming UO $_{2}$ (am), which controlled the U solubility. Under oxidizing conditions and in the absence of carbonate, dissolved uranium formed metaschoepite ((UO $_{3}$ )2H $_{2}$ O(cr)) at pH 7 and sodium diuranate (Na $_{2}$ U $_{2}$ O $_{7}$ H $_{2}$ O(cr)) at pH 7, which controlled uranium solubility. In oxidizing conditions with carbonate present, the apparent solubility of U was lower than predicted by the solid-phase solubility calculations. The concentration of U was constrained to levels similar to that of calcium when the calcium concentration reached saturation with CaCO $_{3}$ . Additionally, the dissolution of calcium from CaUO $_{4}$ influenced uranium dissolution.

論文

Self-learning path integral hybrid Monte Carlo with mixed and machine learning potentials for modeling nuclear quantum effects in water

Thomsen, B.; 永井佑紀*; 小林恵太; 濱田幾太郎*; 志賀基之

Journal of Chemical Physics, 161(20), p.204109_1 - 204109_18, 2024/11

https://doi.org/10.1063/5.0230464

被引用回数：1 パーセンタイル：37.13(Chemistry, Physical)

SL-PIHMC-MIX法は、第一原理計算と機械学習ポテンシャルを混合した自己学習型経路積分ハイブリッドモンテカルロ法である。SL-PIHMC-MIX法を用いると、第一原理経路積分分子動力学法(PIMD法)よりも、室温の水の構造を計算し収束させるのに必要な第一原理DFT計算の回数を一桁減らすことができる。

報告書

多層膜スーパーミラーを用いたWolter I型中性子磁気顕微鏡の光学設計

曽山和彦; 林田洋寿*; 丸山龍治; 山崎大; 後藤惟樹*; 小林勇輝*; 荒川翔平*; 山本有悟*; 須場健太*; 山村和也*

JAEA-Research 2024-006, 15 Pages, 2024/10

JAEA-Research-2024-006.pdf:1.51MB

磁性体中の磁場イメージングを目的として、Wolter I型光学系に多層膜スーパーミラーを適用した中性子磁気顕微鏡の光学設計を行った。拡大率12.5倍の拡大結像光学系について、軌跡シミュレーションコードを用いて、偏極中性子の磁性体試料によるdepolarizationの解析、レプリカ法で作製されるWolterミラーの形状精度が顕微鏡の空間分解能へ与える影響の検討を行った。その結果、マイクロメートルオーダーの空間分解能を得るために必要な形状精度に関する知見を得た。

論文

Dissolution of zirconium-cerium oxide solid solution in an aqueous system

小林大志*; 佐藤祐太郎*; 頓名龍太郎*; 松村大樹; 佐々木隆之*; 池田篤史

Dalton Transactions (Internet), 53(46), p.18616 - 18628, 2024/10

https://doi.org/10.1039/D4DT02272F

被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

This study investigates the dissolution behaviour of zirconium-cerium oxide solid solution ((Zr,Ce)O $_{2}$ /(Ce,Zr)O $_{2}$ ), which contains a redox-active metal of Ce (Ce(III/IV)) and is of particular importance in nuclear industry. The solid phases of the solid-solution were comprehensively characterised by powder X-ray diffraction (PXRD) with the Rietveld analysis and X-ray absorption spectroscopy (XAS) with factor analysis, indicating that the solid-solution is primarily composed of tetragonal-(Zr,Ce)O $_{2}$ and cubic-(Ce,Zr)O $_{2}$ . Water immersion of the solid-solution leads to the dissolution of the solid phase at the solid-liquid interface. The addition of a reductant to the system reduces Ce(IV) in the solid-solution to -(III) at the surface, promoting the dissolution of Ce from the solid-solution phase. The release of Ce from the solid-solution also enriches the Zr content in the remaining solid-solution phase at the surface to be more insoluble.

論文

Circular polarization measurement for individual gamma rays in capture reactions with intense pulsed neutrons

遠藤駿典; 安部亮太*; 藤岡宏之*; 猪野隆*; 岩本修; 岩本信之; 河村しほり*; 木村敦; 北口雅暁*; 小林龍珠*; et al.

European Physical Journal A, 60(8), p.166_1 - 166_10, 2024/08

https://doi.org/10.1140/epja/s10050-024-01392-6

被引用回数：2 パーセンタイル：74.11(Physics, Nuclear)

Measurements of -ray circular polarization emitted from neutron capture reactions provide valuable information for nuclear physics studies. The spin and parity of excited states can be determined by measuring the circular polarization from polarized neutron capture reactions. Furthermore, the -ray circular polarization in a neutron capture resonance is crucial for studying the enhancement effect of parity nonconservation in compound nuclei. The -ray circular polarization can be measured using a polarimeter based on magnetic Compton scattering. A polarimeter was constructed, and its performance indicators were evaluated using a circularly polarized -ray beam. Furthermore, as a demonstration, the -ray circular polarization was measured in $^{32}$ S(n,) $^{33}$ S reactions with polarized neutrons.

論文

Multi-modal 3D image-based simulation of hydrogen embrittlement crack initiation in Al-Zn-Mg alloy

比嘉良太*; 藤原比呂*; 戸田裕之*; 小林正和*; 海老原健一; 竹内晃久*

Materials Transactions, 65(8), p.899 - 906, 2024/08

https://doi.org/10.2320/matertrans.MT-L2024007

被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)

Al-Zn-Mg合金では、水素(H)によって機械的特性が著しく劣化することから、そのような合金の強度を向上させるためには、水素脆化(HE)と呼ばれるこの現象を抑制することが不可欠である。粒界破壊(IGF)は主にHE発生時に観察されるため、HEを抑制するためにはIGFの発生挙動を理解する必要がある。通常、応力、ひずみ、H濃度の不均一な分布は、多結晶材料におけるIGFの発生に影響を与える。本研究では、X線イメージング技術により得られた多結晶体の3次元微細構造データをもとに作成した3次元イメージベースモデルを用いた結晶塑性有限要素法とH拡散解析によるシミュレーションから、実際の破壊領域における応力、ひずみ、H濃度の分布を調べた。そして、シミュレーション結果とX線CTによる引張試験試料のその場観察を組み合わせ、実際のき裂発生挙動における応力、ひずみ、H濃度の分布を調べ、粒界き裂の発生条件を検討した。その結果、結晶塑性に起因する粒界垂直応力が粒界き裂の発生を支配することが明らかになった。一方、応力による内部Hの蓄積はき裂発生にほとんど影響しないことがわかった。

論文

Hydrogen bond symmetrisation in DO ice observed by neutron diffraction

小松一生*; 服部高典; Klotz, S.*; 町田真一*; 山下恵史朗*; 伊藤颯*; 小林大輝*; 入舩徹男*; 新名亨*; 佐野亜沙美; et al.

Nature Communications (Internet), 15, p.5100_1 - 5100_7, 2024/06

https://doi.org/10.1038/s41467-024-48932-8

被引用回数：5 パーセンタイル：67.98(Multidisciplinary Sciences)

水素結合の対称化とは、水素原子が水素結合の中心に位置する現象である。理論的研究により、氷VIIの水素結合は、圧力が増加するにつれて、水素の分布を変化させながら、いくつかの中間状態を経て、最終的に対称化すると予測されている。これまで、多くの実験的研究が行われてきたにもかかわらず、その水素の位置や転移圧力は一貫していない。われわれは、100GPa以上の圧力で中性子回折実験を行い、氷中の水素分布を決定し、隣接酸素間での分布が80GPa付近で2つから1つになり水素結合が対称化することを世界で初めて観測した。

論文

Molecular geochemistry of radium; A key to understanding cation adsorption reaction on clay minerals

山口瑛子; 栗原雄一*; 永田光知郎*; 田中万也; 桧垣正吾*; 小林徹; 谷田肇; 小原義之*; 横山啓一; 矢板毅; et al.

Journal of Colloid and Interface Science, 661, p.317 - 332, 2024/05

https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.01.120

被引用回数：7 パーセンタイル：79.28(Chemistry, Physical)

ラジウム(Ra)は放射性元素であり、放射性廃棄物処理やウラン鉱山周辺の環境問題で重要なため、環境中Ra挙動の解明は急務である。しかし、Raは安定同位体が存在しないため分子レベルの実験が難しく、環境中で重要と考えられる粘土鉱物への吸着反応についても詳細なデータは得られていない。本研究では、広域X線吸収微細構造(EXAFS)法によりRaの分子レベルの情報を得る手法を確立し、さらに第一原理計算を利用することでRaの粘土鉱物への吸着構造を明らかにした。また、同族元素との比較を行い、粘土鉱物への吸着反応の系統的な理解に資する結果を得た。

論文

Spin dependence in the -wave resonance of $^{139}$ +

奥平琢也*; 中部倫太郎*; Auton, C. J.*; 遠藤駿典; 藤岡宏之*; Gudkov, V.*; 井出郁央*; 猪野隆*; 石角元志*; 神原理*; et al.

Physical Review C, 109(4), p.044606_1 - 044606_9, 2024/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.109.044606

被引用回数：2 パーセンタイル：74.11(Physics, Nuclear)

We measured the spin dependence in a neutron-induced p-wave resonance by using a polarized epithermal neutron beam and a polarized nuclear target. Our study focuses on the 0.75 eV -wave resonance state of $^{139}$ La+n, where largely enhanced parity violation has been observed. We determined the partial neutron width of the -wave resonance by measuring the spin dependence of the neutron absorption cross section between polarized $^{139}$ La and polarized neutrons. Our findings serve as a foundation for the quantitative study of the enhancement effect of the discrete symmetry violations caused by mixing between partial amplitudes in the compound nuclei.

論文

High sensitivity of a future search for effects of -odd/-odd interactions on the 0.75 eV -wave resonance in + $^{139}overrightarrow{textrm{La}}$ forward transmission determined using a pulsed neutron beam

中部倫太郎*; Auton, C. J.*; 遠藤駿典; 藤岡宏之*; Gudkov, V.*; 広田克也*; 井出郁央*; 猪野隆*; 石角元志*; 神原理*; et al.

Physical Review C, 109(4), p.L041602_1 - L041602_4, 2024/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.109.L041602

被引用回数：1 パーセンタイル：18.90(Physics, Nuclear)

Neutron transmission experiments can offer a new type of highly sensitive search for time-reversal invariance violating (TRIV) effects in nucleon-nucleon interactions via the same enhancement mechanism observed for large parity violating (PV) effects in neutron-induced compound nuclear processes. In these compound processes, the TRIV cross-section is given as the product of the PV cross-section, a spin-factor , and a ratio of TRIV and PV matrix elements. We determined to be 0.59 0.05 for $^{139}$ La+n using both (n, ) spectroscopy and (+ $^{139}overrightarrow{textrm{La}}$ ) transmission. This result quantifies for the first time the high sensitivity of the $^{139}$ La 0.75 eV -wave resonance in a future search for -odd/-odd interactions in (+ $^{139}overrightarrow{textrm{La}}$ ) forward transmission.

論文

Atomic position and the chemical state of an active Sn dopant for Sn-doped -Ga $_{2}$ O $_{3}$ (001)

Tsai, Y. H.*; 小畠雅明; 福田竜生; 谷田肇; 小林徹; 山下良之*

Applied Physics Letters, 124(11), p.112105_1 - 112105_5, 2024/03

https://doi.org/10.1063/5.0198160

被引用回数：2 パーセンタイル：57.35(Physics, Applied)

Recently, gallium oxide (Ga $_{2}$ O $_{3}$ ) has attracted much attention as an ultra-wide bandgap semiconductor with a bandgap of about 5 eV. In order to control device properties, it is important to clarify the chemical state of dopants and doping sites. X-ray absorption near edge structure (XANES) and hard X-ray photoemission spectroscopy were used to investigate the dopant sites and chemical states of Sn in Sn-doped -Ga $_{2}$ O $_{3}$ (001) samples. The results show that the chemical state of the Sn dopant is the Sn $^{4+}$ oxidation state and that the bond lengths around the Sn dopant atoms are longer due to the relaxation effect after Sn dopant insertion. Comparison of experimental and simulated XANES spectra indicates that the octahedral Ga substitution site in -Ga $_{2}$ O $_{3}$ (001) is the active site of the Sn dopant.

論文

Assessment of hydrogen embrittlement behavior in Al-Zn-Mg alloy through multi-modal 3D image-based simulation

藤原比呂*; 戸田裕之*; 海老原健一; 小林正和*; 眞山剛*; 平山恭介*; 清水一行*; 竹内晃久*; 上椙真之*

International Journal of Plasticity, 174, p.103897_1 - 103897_22, 2024/03

https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2024.103897

被引用回数：9 パーセンタイル：93.27(Engineering, Mechanical)

高強度化したアルミ合金において水素脆化は、理解し解決すべき問題である。アルミ合金において、水素が析出物界面に蓄積し脆化の原因となっていると考えられている。しかし、き裂付近の水素分布と応力場の局所的な相互作用について、空間的な複雑さを考慮した定量的な知見は明らかでない。本研究では、結晶塑性有限要素法と水素拡散解析を組み合わせたマルチモーダル3次元画像ベースシミュレーションを用い、実際のき裂近傍の応力分布と、それが水素分布に及ぼす影響およびき裂発生確率に及ぼす影響を捉えることを試みた。その結果、粒界き裂は、その先端近傍の水素蓄積により、MgZn析出物の半整合界面の凝集エネルギーが低下した領域で擬へき開き裂に遷移することが分かった。この結果は、本シミュレーション手法がナノスケールの剥離とマクロスケールの脆性破壊の橋渡しに成功したことを示すものと考える。

論文

Onset of collectivity for argon isotopes close to

Linh, B. D.*; Corsi, A.*; Gillibert, A.*; Obertelli, A.*; Doornenbal, P.*; Barbieri, C.*; Duguet, T.*; Gmez-Ramos, M.*; Holt, J. D.*; Hu, B. S.*; et al.

Physical Review C, 109(3), p.034312_1 - 034312_15, 2024/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.109.034312

被引用回数：2 パーセンタイル：74.11(Physics, Nuclear)

理化学研究所RIビームファクトリーにて中性子過剰核 $^{50}$ Arビームからの1中性子ノックアウト反応実験を行い、 $^{49}$ Arのエネルギー準位および分光学的因子を導出した。特に、第一励起状態のへの分光学的因子が大きいことから、始状態の $^{50}$ Arの基底状態において中性子が $p_{1/2}$ 軌道を多く占めていることがわかった。これは、中性子数32がよい魔法数として知られる $^{52}$ Caとは異なった性質であり、カルシウムからアルゴンへと陽子が2個減ることで閉殻構造が大きく崩れることが明らかになった。

論文

Dissolution behavior and aging of iron-uranium oxide

頓名龍太郎*; 佐々木隆之*; 岡本芳浩; 小林大志*; 秋山大輔*; 桐島陽*; 佐藤修彰*

Journal of Nuclear Materials, 589, p.154862_1 - 154862_10, 2024/02

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2023.154862

被引用回数：2 パーセンタイル：43.92(Materials Science, Multidisciplinary)

原子炉構造材料のステンレス鋼成分である鉄とUO $_{2}$ の高温反応により生成したFeUO $_{4}$ 化合物の溶解挙動を大気条件下で調べた。化合物はU $_{3}$ O $_{8}$ とFe $_{3}$ O $_{4}$ を出発原料として電気炉で調製し、X線回折、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分光法、X線吸収微細構造分光法を用いて固体状態を分析した。FeUO $_{4}$ 化合物の浸出試験を最長3か月行い、水中に溶存する核種の濃度を調べた。FeUO $_{4}$ の溶解の初期段階で3価のFeイオンと5価のUイオンの間で酸化還元反応が起こることが提案された。還元された2価のFeイオンは、溶存酸素の存在下で最終的に3価のイオンに酸化され、水酸化鉄がFeの溶解度を制限することが熱力学的に推論された。一方、6価のU(すなわちウラニルイオン)の濃度は、メタショエパイトやウラン酸ナトリウムなどの二次鉱物の存在によって制限され、その後、Fe酸化物などへの収着によって減少したと考えられる。RuやCeなどの核分裂生成物の多価イオン濃度も減少したが、これは上記の理由によるものと考えられる。一方、可溶性Csイオンの濃度は減少しなかった。この解釈の妥当性は、参照試料(Feを含まないU $_{3}$ O $_{8}$ )の溶解挙動と比較することで裏付けられた。

論文

Effect of Mn substitution on the electronic structure for Mn-doped indium-tin oxide films studied by soft and hard X-ray photoemission spectroscopy

大槻太毅*; Ishida, Tatsuhiro*; Tsutsumi, Naoya*; 小林正起*; Inagaki, Kodai*; 吉田鉄平*; 竹田幸治; 藤森伸一; 保井晃*; 北川彩貴*; et al.

Physical Review Materials (Internet), 7(12), p.124601_1 - 124601_6, 2023/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.7.124601

被引用回数：2 パーセンタイル：20.33(Materials Science, Multidisciplinary)

In $_{1.8-x}$ MnSn $_{0.2}$ O is a diluted magnetic semiconductor combining transparent, ferromagnetism, and semiconducting properties. We report the electronic structure of In $_{1.8-x}$ MnSn $_{0.2}$ O (x = 0.0, 0.2, and 0.3) by means of hard X-ray photoemission spectroscopy (HAXPES), soft X-ray resonant photoemission spectroscopy (RPES), and X-ray absorption spectroscopy (XAS). The spectral shape of the Mn - XAS spectra indicates that the valence of the substitutional Mn ions is divalent. The In 3 and O core-level shifts with Mn substitution suggest the hole doping due to the Mn $^{2+}$ ions. The valence-band spectra exhibit the well-defined features associated with the donor states across the Fermi level (EF) and the valence-band edge. The valence-band maximum (VBM) shifts to higher binding energy and the spectral weight near EF decreases with increasing Mn concentration, which is consistent with the hole doping nature observed in the core-level shift. The Mn -3 RPES reveals that the hump structure around 1.9 eV above the VBM is originating from the Mn 3 impurity band and the valence-band state consists of the O 2 band strongly hybridized with the Mn 3 orbital. Furthermore, there is no contribution of the Mn 3 orbital to the spectral weight close to $E_{rm F}$ . Based on our results, we argue the possible mechanism of the ferromagnetism for In $_{1.8-x}$ MnSn $_{0.2}$ O.

論文

Slightly hydrogen-ordered state of ice IV evidenced by neutron diffraction

小林大輝*; 小松一生*; 伊藤颯*; 町田真一*; 服部高典; 鍵裕之*

Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 14(47), p.10664 - 10669, 2023/11

https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.3c02563

被引用回数：2 パーセンタイル：26.29(Chemistry, Physical)

氷IVは、水分子が配向乱れを示す氷の準安定高圧相である。配向秩序は他の氷相ではよく観測されるが、氷IVでは報告されていない。われわれは、DClを添加したD $_{2}$ O氷IVのその場粉末中性子回折実験を行い、氷IVにおける水素秩序を調べた。その結果、単位胞体体積の温度微分dV/dTが約120Kで急激に変化することを発見し、またリートベルト解析により低温でわずかに水素が秩序化することを明らかにした。D1サイトの占有率は0.5から外れており、そのずれは試料をより高い圧力で冷却すると増加し、2.38GPa, 58Kで0.282(5)に達した。この結果は、氷IVに対応する低対称の水素秩序状態の存在を証明するものである。しかしながら、高圧下での徐冷によって、完全に水素が秩序化した氷IV相を実験的に生成することは難しいようである。

論文

Al-Zn-Mg合金における水素脆化発生挙動のマルチモーダル3Dイメージベース解析

比嘉良太*; 藤原比呂*; 戸田裕之*; 小林正和*; 海老原健一; 竹内晃久*

軽金属, 73(11), p.530 - 536, 2023/11

https://doi.org/10.2464/jilm.73.530

Al-Zn-Mg合金において、その強度向上には水素脆化の抑制が必要である。本研究では、X線CTから得られた3次元多結晶微細構造データに基づくモデルによる結晶塑性有限要素法及び水素拡散解析を用いて、実際の破断領域における応力、ひずみ及び水素濃度の分布を調べた。さらに、引張試験のX線CTによるその場観察とシミュレーションを組み合わせて、応力、ひずみ、水素濃度の分布と実際のき裂発生挙動を比較した。その結果、結晶塑性に起因する粒界に垂直な応力負荷が主に粒界き裂発生を支配することが明らかになった。また、結晶塑性に起因する内部水素の蓄積は、き裂発生にほとんど影響しないことがわかった。