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伊東 達矢; 小川 祐平*; Gong, W.; 川崎 卓郎; 柴田 曉伸*; Harjo, S.
Scripta Materialia, 273, p.117084_1 - 117084_6, 2026/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nanoscience & Nanotechnology)The effect of solute hydrogen on stacking fault evolution in austenitic steels remains debated. In this study, the changes in stacking fault probability in the 
111
//loading direction grains family (
) of hydrogen-charged and non-charged Fe-24Cr-19Ni austenitic steels were evaluated using 
neutron diffraction during tensile deformation at 223 and 177 K. When values were plotted against macroscopic strain, hydrogen apparently enhanced stacking fault evolution. However, when identical data were translated into the form of versus stress, the superficial hydrogen-effect on notably disappeared. Rather, deformation temperature played more predominant role - lower temperature led to higher regardless of hydrogen-charging, reflecting the reduction of stacking fault energy with decreasing temperature. These findings demonstrate that hydrogen has a minor effect on stacking fault evolution compared with temperature and applied stress.
伊東 達矢; 小川 祐平*; Gong, W.; Mao, W.*; 川崎 卓郎; 岡田 和歩*; 柴田 曉伸*; Harjo, S.
波紋, 35(3), p.129 - 133, 2025/08
Recent studies have shown that the addition of hydrogen to SUS310S stainless steel (Fe-24Cr-19Ni, mass%) simultaneously enhances both strength and ductility, indicating a phenomenon contrary to the conventional understanding of hydrogen embrittlement. In this study, we investigated the underlying mechanism through neutron diffraction experiments during tensile deformation using TAKUMI at the MLF of J-PARC. The results revealed that solid-solution strengthening by hydrogen plays the most significant role in improving the mechanical properties. Solute hydrogen atoms distort the lattice to suppress dislocation motion, thereby increasing the strength. The raised stress in the hydrogen charged sample enables the onset of deformation twinning at a smaller strain compared to the non-hydrogen charged sample. Consequently, the twinning-induced plasticity effect contributes more significantly to work hardening and the improvement of uniform elongation due to the solid-solution strengthening by hydrogen. These findings suggest a new pathway for the effective utilization of hydrogen in austenitic steels.
neutron diffraction study伊東 達矢; 小川 祐平*; Gong, W.; Mao, W.*; 川崎 卓郎; 岡田 和歩*; 柴田 曉伸*; Harjo, S.
Acta Materialia, 287, p.120767_1 - 120767_16, 2025/04
被引用回数：15 パーセンタイル：98.25(Materials Science, Multidisciplinary)Incorporating solute hydrogen into Fe-Cr-Ni-based austenitic stainless steels enhances both strength and ductility, providing a promising solution to hydrogen embrittlement by causing solid-solution strengthening and assisting deformation twinning. However, its impacts on the relevant lattice defects evolution (
, dislocations, stacking faults, and twins) during deformation remains unclear. This study compared the tensile deformation behavior in an Fe-24Cr-19Ni (mass%) austenitic steel with 7600 atom ppm hydrogen-charged (H-charged) and without hydrogen-charged (non-charged) using neutron diffraction. Hydrogen effects on the lattice expansion, solid-solution strengthening, stacking fault probability, stacking fault energy, dislocation density, and strain/stress for twin evolution were quantitatively evaluated to link them with the macroscale mechanical properties. The H-charged sample showed improvements in yield stress, flow stress, and uniform elongation, consistent with earlier findings. However, solute hydrogen exhibited minimal influences on the evolution of dislocation and stacking fault. This fact contradicts the previous reports on hydrogen-enhanced dislocation and stacking fault evolutions, the latter of which can be responsible for the enhancement of twinning. The strain for twin evolution was smaller in the H-charged sample compared to the non-charged one. Nevertheless, when evaluated as the onset stress for twin evolution, there was minimal change between the two samples. These findings suggest that the increase in flow stress due to the solid-solution strengthening by hydrogen is a root cause of accelerated deformation twinning at a smaller strain, leading to an enhanced work-hardening rate and improved uniform elongation.
neutron diffraction study to elucidate hydrogen effect on the deformation mechanism in Type 310S austenitic stainless steel伊東 達矢; 小川 祐平*; Gong, W.; Mao, W.*; 川崎 卓郎; 岡田 和歩*; 柴田 曉伸*; Harjo, S.
Proceedings of the 7th International Symposium on Steel Science (ISSS 2024), p.237 - 240, 2024/11
Hydrogen embrittlement has long been an obstacle to the development of safe infrastructure. However, in contrast to hydrogen's embrittling effect, recent research has revealed that the addition of hydrogen improves both the strength and uniform elongation of AISI Type 310S austenitic stainless steel. A detailed understanding of how hydrogen affects the deformation mechanism of this steel could pave the way for the development of more advanced materials with superior properties. In the present study, neutron diffraction experiments were conducted on Type 310S steel with and without hydrogen-charged to investigate the effect of hydrogen on the deformation mechanism. In addition to the effect of solid-solution strengthening by hydrogen, the q-value, a parameter representing the proportion of edge and screw dislocations in the accumulated dislocations, was quantitatively evaluated using CMWP analysis on neutron diffraction patterns. The comparison of q-values between the hydrogen-charged and non-charged samples reveals that hydrogen has minimal effect on dislocation character in Type 310S steel.
森山 潤一郎*; 高桑 脩*; 山口 正剛; 小川 祐平*; 津崎 兼彰*
Computational Materials Science, 232, p.112650_1 - 112650_11, 2024/01
被引用回数：11 パーセンタイル：60.16(Materials Science, Multidisciplinary)本研究ではいくつかの実用Fe-Cr-Ni基オーステナイト合金において、強度-延性バランスを改善する水素の影響に着目している。面心立方構造を持つFe-Cr-Niモデル合金の水素吸収エネルギーを第一原理計算で調べ、合金中の水素溶解度に対するFeからのCrおよびNi置換の寄与を検証した。Cr置換はNi置換に比べて水素吸収エネルギーを大幅に減少させ、Cr/Ni比の増加により高い水素溶解性を発揮することがわかった。計算で得られた傾向は、様々なCr/Ni比を持つ実用合金で以前に得られた実験結果と一致した。
北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.
Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03
被引用回数：64 パーセンタイル：95.06(Astronomy & Astrophysics)2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300
Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。
元川 竜平; 遠藤 仁*; 横山 信吾*; 小川 紘樹*; 小林 徹; 鈴木 伸一; 矢板 毅
Langmuir, 30(50), p.15127 - 15134, 2014/12
被引用回数：30 パーセンタイル：62.49(Chemistry, Multidisciplinary)The effect of cesium (Cs) adsorption on the mesoscopic structure of the clay minerals vermiculite and weathered biotite (WB) in suspensions was elucidated by small-angle X-ray scattering (SAXS). The clay minerals form multilayered structures and the Cs cations are strongly adsorbed in the interlayer space of the soil clays, in particular vermiculite and WB. SAXS was used to monitor the relationship between Cs adsorption at the clay interlayers and the structural changes at length scales from 0.1 to 100 nm. The variation in the distance between the neighboring clay sheets and the spatial arrangement of the clay sheets with and without Cs were clarified. Our quantitative analyses revealed that the number of stacked layers of pure vermiculite was decreased by Cs addition, whereas that of WB increased. Moreover, the average distance between the neighboring layers of vermiculite in suspension was larger than that of WB, which reflects the different conditions of Cs intercalation. These findings provide fundamental insights that are important for predicting the environmental fate of radioactive cesium in contaminated regions and for developing methods for extracting cesium from soil.
-butyl phosphate/-octane mixtures by X-ray and neutron scattering in a wide 
range元川 竜平; 鈴木 伸一; 小川 紘樹*; Antonio, M. R.*; 矢板 毅
Journal of Physical Chemistry B, 116(4), p.1319 - 1327, 2012/02
被引用回数：39 パーセンタイル：74.15(Biophysics)Tri--butyl phosphate (TBP) is an important extractant for separating hexavalent uranium and tetravalent plutonium from used nuclear fuel by solvent extraction. In such solvent extractions using TBP, the organic phase occasionally separates into two organic phases, namely, light and heavy organic phases. The latter one in particular is called the third phase. The purpose of this work is to elucidate the mechanism whereby the third phase forms in biphasic liquid-liquid solvent extraction of heavy metal ions. Toward this end, small- and wide-angle X-ray and neutron scattering experiments were conducted to examine the microscopic structures of TBP/octane mixtures. These investigations of solute associations provide insights into system performance. After the extraction of heavy metal ions, for example, the microscopic structures formed in the organic phase are likely to be correlated with the initial microscopic structures, which are revealed here. SWAXS and SWANS, with accurate estimations of incoherent scattering intensities for all solution samples, revealed the following: (1) TBP self-associates in octane, and the average distance between two TBP molecules in the TBP assemblies is evaluated as 0.9-1.0 nm; (2) the shape of the TBP assembly is ellipsoidal; and (3) the attractive interaction among TBP assemblies in octane is miniscule, and thus, they tend to be dispersed homogeneously due to the excluded volume effect.
collisions at 
= 200 and 62.4 GeVAdare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.
Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06
被引用回数：197 パーセンタイル：99.34(Physics, Nuclear)200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からの
の横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。また
や
スケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。
and Au+Au collisions at 
= 200 GeVAdare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Aramaki, Y.*; et al.
Physical Review C, 83(4), p.044912_1 - 044912_16, 2011/04
被引用回数：9 パーセンタイル：50.48(Physics, Nuclear)重いフレーバーのメソンの崩壊からの電子の測定は、このメソンの収量が金金衝突では陽子陽子に比べて抑制されていることを示している。われわれはこの研究をさらに進めて二つの粒子の相関、つまり重いフレーバーメソンの崩壊からの電子と、もう一つの重いフレーバーメソンあるいはジェットの破片からの荷電ハドロン、の相関を調べた。この測定は重いクォークとクォークグルオン物質の相互作用についてのより詳しい情報を与えるものである。われわれは特に金金衝突では陽子陽子に比べて反対側のジェットの形と収量が変化していることを見いだした。
菊地 正博; 小川 英之*; 森下 憲雄; 鵜飼 光子*; 小林 泰彦; 下山 雄平*
食品照射, 44(1-2), p.9 - 13, 2009/09
熱帯果実であるマンゴーの植物検疫処理として、世界的には放射線照射の利用が拡大している。将来的には我が国でも非加熱処理である照射が導入される可能性があり、有効な検知法が必要である。マンゴーのESR検知法では果実には内在性遷移金属が含まれるため、その影響を受けない解析が必要となる。そこで、鋭いメインピークについてラジカルのスピン-格子緩和時間T
とスピン-スピン緩和時間T
を解析して、照射判別に利用できるかを検討した。その結果、照射された生マンゴーから調製された検体では、緩和時間Tは線量に関係なくほぼ一定であったが、Tは吸収線量の増加とともに変化し、特に果肉のTは線量依存性があることがわかった。照射後1日以上経過した生マンゴーの果肉から求められるTを用いると、少なくとも照射9日目までは保存期間によらずTの線量依存性は安定してほとんど変化しなかった。このことから、緩和時間Tを用いて生マンゴーの照射の有無を判定できる可能性が示唆された。
高村 秀一*; 門 信一郎*; 藤井 隆*; 藤山 寛*; 高部 英明*; 足立 和郎*; 森宮 脩*; 藤森 直治*; 渡辺 隆行*; 林 泰明*; et al.
カラー図解,プラズマエネルギーのすべて, P. 164, 2007/03
核融合並びにプラズマに興味を持ってもらい、またその有用性,将来性を広く理解してもらうための一般向け解説書として、プラズマ・核融合学会の企画(日本実業出版社から出版予定)に共同執筆で出版するものである。読者の対象範囲は、理科に興味を持つ高校生,大学生・一般社会人,ある種のプラズマに仕事で関連している人で、他分野からのヒントを求める人など、広い層に読んでもらえることを想定している。(目次:はじめに/プラズマってなんだ?/プラズマ技術のひろがり/実験室の超先端プラズマ/核融合プラズマエネルギーとは?/プラズマエネルギーへの道/核融合プラズマエネルギー発電所を目指して/プラズマエネルギーと未来社会)
伊東 達矢; 小川 祐平*; Gong, W.; 川崎 卓郎; 岡田 和歩*; 柴田 曉伸*; Harjo, S.
no journal, ,
近年、水素添加によりSUS310Sの強度と延性が共に向上することが報告された。本研究では、「匠」を利用した引張試験中その場中性子回折実験を行い、転位密度や積層欠陥密度など、個々の因子に対する水素の影響を定量的に解明することを試みた。
伊東 達矢; 小川 祐平*; Gong, W.; Mao, W.; 川崎 卓郎; 岡田 和歩*; 柴田 曉伸*; Harjo, S.
no journal, ,
カーボンニュートラルの実現のため、水素は化石燃料を代替するエネルギーキャリアとして注目を集めている。歴史的に水素は鉄鋼材料の脆化を引き起こすとされてきたが、小川らはSUS310Sに水素を添加することで強度と延性が共に向上することを報告した。これらは水素による固溶強化と双晶変形の促進によると定性的に説明されているが、変形中の転位や積層欠陥の発達に対して、水素がどのような影響を与えるかその詳細は明らかとなっていない。本研究は、その場中性子回折により、これらの欠陥に対する水素の影響を明らかにすることを目的とする。
菊地 正博; 小川 英之*; 森下 憲雄; 鵜飼 光子*; 小林 泰彦; 下山 雄平*
no journal, ,
植物検疫処理として世界的には放射線照射が利用されている。ESR法を照射された生マンゴーに適用すると個体差で内在性Mnピークが判定を阻害することがある。そこで有機フリーラジカルの緩和時間を照射判別に利用できるかを検討した。照射された生マンゴーについてマイクロ波強度を0.01mWから60mWまで変えてESR測定し、そのシグナル飽和曲線をLundらのプログラムで解析して緩和時間(T, T)を求めた。照射された生マンゴーでは、緩和時間Tは線量に関係なくほぼ一定であったがTは線量応答を示し、特に果肉のTは線量依存性があることがわかった。照射後1日以上経過した生マンゴー果肉のTでは、少なくとも照射9日目までは保存期間によらずTの線量依存性はほとんど変化しなかった。このことから、緩和時間Tを用いて生マンゴーの照射の有無を判定できる可能性が示唆された。今回見いだされた現象は、水分を含む生マンゴーでは分子が移動できるため、放射線による切断が増えてさらに自由度が増したラジカルの距離が離れて、緩和時間Tが増加したと解釈された。
伊東 達矢; 小川 祐平*; Gong, W.; 川崎 卓郎; 柴田 曉伸*; Harjo, S.
no journal, ,
オーステナイト系ステンレス鋼の変形メカニズムに対する固溶水素の影響は、長年研究がなされてきた。先行研究において、水素は積層欠陥エネルギーを低下させ、積層欠陥密度を増加させると考えられてきた。しかし近年、著者らによるその場中性子回折実験の結果から、オーステナイト系ステンレス鋼の一つであるSUS310Sの積層欠陥密度には水素の影響が見られないことが明らかとなった。水素と積層欠陥密度の関係を理解するためには、更なる実験が必要であると考えられる。本講演では、SUS310Sに対して種々の温度で引張変形その場中性子回折実験を行い、積層欠陥密度に対する変形温度と水素の影響を調査した結果を報告する。
伊東 達矢; 小川 祐平*; Gong, W.; 川崎 卓郎; 岡田 和歩*; 柴田 曉伸*; Harjo, S.
no journal, ,
持続可能な社会の構築に向け、国を挙げて水素社会の実現を目指した研究が行われている。水素社会を実現するためには、安全性と信頼性を両立した水素インフラの構築が必要不可欠であり、そこで用いられる鉄鋼材料の変形メカニズムに対する水素の影響を明らかにすることは極めて重要である。多くの場合、水素は鉄鋼材料を脆化させ、機械特性を低下させると考えられてきた。しかし近年、小川らにより、SUS310S(Fe-24Cr-19Ni, mass%)に水素を均一に添加することで強度・延性が共に向上することが報告された)。これは、これまで材料特性を悪化させると考えられてきた水素を有効利用することが出来る手法として、注目を集めている。これには、水素由来の固溶強化と双晶変形の促進が寄与していると考えられている。しかし、転位密度や積層欠陥密度など、材料特性を司る個々の因子に対する水素の影響の詳細は明らかになっていない。そこで本研究では水素チャージを施したSUS310Sに対して「匠」を用いた引張試験中その場中性子回折実験を行い、変形メカニズムに及ぼす固溶水素の影響を調査した。
伊東 達矢; 小川 祐平*; Gong, W.; 川崎 卓郎; 岡田 和歩*; 柴田 曉伸*; Harjo, S.
no journal, ,
The mechanisms of hydrogen charging in a 310S-type austenitic stainless steel, which promote strengthening and twinning, were investigated, along with the evaluation of dislocation and stacking fault evolution using in situ neutron diffraction during deformation. The hydrogen-charged sample exhibited increased yield stress, flow stress, and uniform elongation, consistent with previous studies. However, the effect of solute hydrogen on dislocation and stacking fault evolution was found to be minimal, in contrast to earlier reports suggesting that hydrogen promotes their formation to facilitate twinning. Further details will be presented and discussed.
Harjo, S.; 伊東 達矢; Mao, W.*; Gong, W.; 川崎 卓郎; 小川 祐平*; Gao, S.*; 柴田 曉伸*
no journal, ,
カーボンニュートラル社会の実現には水素環境や低温下でも高強度・高延性を維持できる鋼材の開発が不可欠である。本研究ではその場中性子回折により、水素チャージSUS310Sおよび超微細粒SUS304(UFG-SUS304)の変形機構を解析した。SUS310Sでは270C・100MPa水素中で200時間曝露後に引張試験を実施し、格子の等方膨張と固溶強化に起因する変形抵抗増加、および双晶形成促進を確認した。これは転位抑制による加工硬化と延性向上に寄与する一方、従来考えられた積層欠陥エネルギー低下は確認されなかった。UFG-SUS304では粒径0.35
m材を用い室温から77Kまでの温度で試験した結果、降伏応力は最大1.4GPa、伸び25%を維持し、77Kで1.9GPaに達した。特に低温では相変態主体の加工硬化が顕著で、変形は弾性(I)、相変態(II)、相変態+塑性(III)、マルテンサイト主導(IV)の四段階で進行することを明らかにした。
伊東 達矢; 小川 祐平*; Gong, W.; 川崎 卓郎; 柴田 曉伸*; Harjo, S.
no journal, ,
水素社会の実現に向けて安心・安全な水素インフラの構築が求められている一方で、水素は鉄鋼材料を脆化させる"悪者"として知られてきた。しかし近年、水素添加によりSUS310S(Fe-24Cr-19Ni, mass%)ステンレス鋼の強度と延性が同時に向上することが報告され、注目を集めている。本研究では、そのメカニズムを明らかにすることを目的として研究を行った。
