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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
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(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。
Tang, J.*; Wang, Y.*; 藤原 比呂*; 清水 一行*; 平山 恭介*; 海老原 健一; 竹内 晃久*; 上椙 真之*; 戸田 裕之*
Scripta Materialia, 239, p.115804_1 - 115804_5, 2024/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Nanoscience & Nanotechnology)Al-Zn-Mg-Cu合金の外部および内部水素(H)の組合せによって誘起される応力腐食割れ(SCC)の挙動をその場3次元評価技術を使い系統的に調べた。Al-Zn-Mg-Cu合金のSCCは水素濃度が臨界値を超える潜在的なクラック発生領域で発生・進展し、Hがナノスケール
-MgZn析出物界面での原子結合を弱め巨視的な割れを引き起こしていることが分かった。さらに、水環境からき裂へ浸透した外部Hが、き裂先端近傍に勾配を持つH影響ゾーンを作ることでSCCにおいて重要な役割を果たすことや、あらかじめ存在する内部Hが、塑性変形に伴いき裂先端に向かうことでSCCにおけるき裂の発生と進展の両方に関与することも分かった。
magnetic measurements under neutron radiation in Fe metal and low carbon steel高橋 正氣*; 菊池 弘昭*; 荒 克之*; 海老根 典也; 鎌田 康寛*; 小林 悟*; 鈴木 雅秀
Journal of Applied Physics, 100(2), p.023902_1 - 023902_6, 2006/07
被引用回数：37 パーセンタイル：75.2(Physics, Applied)低炭素鋼と純鉄について原子炉内で中性子照射中に磁気ヒステリシスのマイナーループを測定した。照射中の銅の析出と転位ループを調べるために、格子欠陥に非常に敏感なマイナーループの係数に注目した。その結果、低炭素鋼では、照射量の増加とともにマイナーループ係数が急増し、1
10
cm
の照射量で最大値を示し、その後徐々に減少した。最大値の出現は、マトリックス中での銅の析出と転位ループが内部応力を増加させている一方で、転位の近傍で成長した銅析出物は転位の内部応力を補なっているという内部応力の2つのメカニズムの存在を示唆している。他方、純鉄では、マイナーループ係数は照射量とともに単調な増加を示した。
not registered
PNC TJ1638 97-001, 44 Pages, 1997/03
地層処分の人工バリアの一つであるガラス固化体からの放射性核種の長期的な放出量を予測することは性能評価上,不可欠である。NaおよびCsなどの可溶性元素の放出量はその浸出挙動に依存しており,長期的な浸出挙動に関する情報を必要としている。今年度はガラス固化体からのCsの浸出挙動とNa,Bの浸出挙動の違いに関する基礎的知見を得ることを目的として,トレーサー法とイオンビームスパッタセクショニング法を併用し,模擬ガラス固化体中の22Naの拡散係数を温度範囲428K-574Kにおいて測定した。その結果,22Naの拡散は次のようなアレニウスの式で表された。DNa=2.710(-4)exp(-(113+-4)k.Jmo1-1/RT)m2S-1この式より,模擬ガラス固化体中の22Naの拡散のための活性化エネルギーは113kJmol-1で,振動数項は2.710-4m2S-1と評価された。22Naと昨年度,測定された137Csの拡散係数を拡散温度574Kで比較すると,22Naの拡散係数は137Csのそれより約10桁大きい値を示すことがわかった。Nernst-Planckの式を適用し,模擬ガラス固化体中の自己拡散係数DNaとDcsから評価した相互拡散係数の比DH30+,Na/DH3o+,Csと,浸出試験から求めた相互拡散係数の比を比較してみると,12桁の相異があった。従って,浸出挙動が拡散律速によると仮定すると,Nernst-Planckの式を用いて白己拡散係数から相互拡散係数を評価することは困難であると結論された。一方,Darken一Manningの式を適用し,模擬ガラス固化体中の自己拡散係数DNaとDcsから相互拡散係数DH3O+,NaとDH3O+,Csを評価したところ,その値は浸出試験から評価した相互拡散係数と両元素ともに1桁の精度で一致した。さらに,この比DH30+,Na/DH30,csも浸出試験から評価した相互拡散係数の比と1桁の精度でよい一致を示した。以上のことから,Darken-Manningの式を適用することにより,乾いたガラス中での自己拡散係数から浸出試験における相互拡散係数を予測できる可能性を示した。
中嶋 英雄*; 野中 勝彦*
PNC TJ1638 96-001, 60 Pages, 1996/03
地層処分の人工バリアの一つであるガラス固化体からの放射性核種の長期的な放出量を予測することは性能評価上不可欠である。Csなどの可溶性元素の放出量はその浸出挙動に依存しており、長期的な浸出挙動に関する情報を必要としている。今年度はガラス固化体からCsの浸出挙動とNaおよびBの浸出挙動の違いに関する基礎的情報を得ることを目的として、トレーサー法とイオンビームスパッタセクショニング法を併用することにより温度範囲713K-818Kにおける模擬ガラス固化体内のCsの拡散係数を測定し、Naの拡散係数ならびに浸出試験の結果と比較した。その結果、ガラス遷移温度(Tg)以下のアモルファス領域における模擬ガラス固化体内のCsの拡散係数はNaのそれと比較して7桁程度小さいことが明らかとなった。これらの結果に基づいて考察すると、Csの浸出挙動とNaおよびBの浸出挙動の違いは、ガラス固化体内におけるそれぞれの元素の拡散係数の差に関係する可能性が示された。
中嶋 英雄*; 山口 明*
PNC TJ1638 95-001, 60 Pages, 1995/02
地層処分の人工バリアの一つであるガラス固化体からの放射性核種の長期的な移行量を予測することは性能評価上不可欠である。核種の移行はガラス固化体の溶解挙動に依存しており、長期的な溶解機構に関する知見を必要としている。本研究では、このようなガラスの長期的な溶解機構を解明するために、浸出試験を行ったガラス表面変質層内の元素を系統的に調べることを主な目的としている。今年度は90
Cの条件で短期浸出試験に供した模擬廃棄物ガラスおよび合成火山ガラスについてガラス中の水素およびナトリウムの濃度分布をそれぞれ反跳粒子検出法(ERDA)および核反応検出法(NRA)を用いて測定した。これらの実験結果に基づいてナトリウムの溶解、水素の浸入過程についての知見を得た。
中嶋 英雄*; 山口 明*
PNC TJ1638 94-001, 101 Pages, 1994/02
地層処分の人工バリアのひとつであるガラス固化体からの放射性核種の長期的な移行量を予測することは性能評価上不可欠である。核種の移行はガラス固化体の溶解挙動に依存しており、長期的な溶解機構に関する知見を必要としている。本研究では、このようなガラスの長期的溶解機構を解明するために、浸出試験を行ったガラス表面変質層内の元素の拡散を系統的に調べることを主な目的としている。今年度は、90
の条件で短期浸出試験に供した模擬廃棄物ガラスおよび合成火山ガラスについて、ガラス中の水素、ナトリウムなどの2、3の構成元素の濃度分布の測定をラザフォード後方散乱分光法(RBS)、反跳粒子検出法(ERDA)、核反応検出法(NRA)、オージェ電子分光法(AES)、ESCA法などを用いて試行的に行った。その結果、水素の濃度分布をERDAを用いて、また、ナトリウムなどの構成元素の濃度分布をESCAやNRAを用いて精度よく測定することができた。
海老原 健一; 藤原 比呂*; 清水 一行*; 山口 正剛; 戸田 裕之*
no journal, ,
アルミ合金の高強度化において、水素脆化は避けられない問題である。水素は、合金中の粒界や相界面などの界面欠陥に拡散偏析し、そこでの原子結合を弱めることで脆化を引き起こす。このため、水素の界面偏析を減らすことで水素脆化を抑制する可能性が考えられる。近年、アルミ合金中のスズの第二相粒子が水素をその内部にトラップする可能性が原子レベル計算によって見いだされ、さらに、実験において、スズを添加したアルミ合金において水素脆化の抑制が報告されている。本研究では、
二相鋼中の水素拡散をシミュレーションするコードを、スズの第二相粒子を含むアルミニウム中での水素拡散へ適用し、実験条件に従って、スズ第二相粒子への水素の侵入の可能性を評価した。その結果、ある程度の水素がスズ第二相粒子に侵入することを確認した。これは、シミュレーションでの実験事実の検証に資するものである。
