Investigation into Mechanism of Damage Detection with Hydrogen and Development of Innovative Materials Diagnosis Technique

氢损伤检测机制研究及创新材料诊断技术开发

• 批准号: 21K04694
• 负责人: 駒崎 慎一
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kagoshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04694/
• 关键词: 水素; クリープ; 低サイクル疲労; 欠陥; 非破壊評価; 余寿命評価; 水素昇温脱離分析; クリープ損傷; 疲労損傷; 昇温脱離分析

昨年度に引き続き，実用8Cr鋼の室温疲労損傷付与材の水素放出曲線を水素補足サイトごとに分離することを試みた．その結果，寿命消費に伴い水素放出量が増加する傾向が観察され，それはN/Nf = 0.1%，1%といった寿命の極初期で顕著であった．ガウス関数を用いてフィッティングしながら水素放出曲線の分離を試みた結果，いずれの損傷材も5つの水素離脱ピーク（昇温速度が100℃/hの場合：ピーク1：35℃，ピーク2：62℃，ピーク3：99℃，ピーク4：140℃，ピーク5：162℃）から構成されることがわかった．昇温速度を100℃/h，200℃/h，300℃/hと変化させ，各補足サイトからの水素離脱の活性化エネルギーを求めたところ，ピーク1：40.5 kJ/mol，ピーク2：22.9 kJ/mol，ピーク3：46.7 kJ/mol，ピーク4：46.9 kJ/mol，ピーク5：57.0 kJ/molとなった．これまでに報告されている活性化エネルギーの値などから，5つの水素捕獲サイトはそれぞれ析出物（ピーク1），転位（ピーク2），粒界（ピーク3），空孔（ピーク4），空孔クラスター（ピーク5）と予想された．多少ばらつきはあるものの，繰返し負荷と関係していると思われる空孔（ピーク4）と空孔クラスター（ピーク5）の水素放出量は疲労寿命の消費に伴い単調に増加しており，疲労損傷検出の指標として有望であると思われた．加えて，実用8Cr鋼の高温疲労損傷付与材を対象に，FIB-SEMによる3次元組織解析を実施し，損傷材の析出物のサイズ・分布等を調査した．その結果，多少ばらつきはあるものの，析出物からの放出を反映していると思われる水素の放出量は析出物サイズの増加とともに増加する傾向にあった．

从去年开始，我们试图将每个氢补充剂的实用8CR钢的室温疲劳损伤材料的氢释放曲线分开。结果，观察到氢释放随着寿命消耗而增加的趋势，这在终生的早期阶段很明显，例如N/NF = 0.1％和1％。在使用高斯功能拟合时尝试将氢释放曲线分离后，发现所有受损的材料均由五个氢戒断峰组成（在温度上升速度为100°C/H：峰值1：35°C，峰值1：35°C，峰值2：62°C，峰值3：99°C，峰值3：99°C，峰值4：140°C，峰值，峰值5：162°C）。温度升高速率更改为100°C/H，200°C/H和300°C/H，确定了从每个补充位点提取氢的活化能，峰值为1：40.5 kJ/mol，峰值2：22.9 kj/mol，摩尔，峰值3：46.7 kJ/mol，峰值4：46 kj/mol.46 kj/mol。基于先前报道的活化能值，预测五个氢捕获位点分别为沉淀（峰值1），位错（峰2），晶界（峰值3），空位（峰值4）和空位簇（峰值5）。尽管存在一些变化，但空缺中的氢释放量（峰值4）和空置簇（峰值5）被认为与循环载荷有关，随着疲劳寿命的消耗而单调增加，被认为是有望作为疲劳损伤检测的指标。此外，使用FIB-SEM进行了3D组织分析，以进行高温疲劳损伤引起的实用8CR钢的材料，并研究了受损材料的沉淀物的大小和分布。结果，尽管存在一些变化，但似乎反映了从沉淀物释放的氢发射量倾向于随着沉淀大小的增加而增加。