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

基本信息

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

项目摘要

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．

继去年之后，我们尝试通过氢捕获位点来分离具有室温疲劳损伤的实用8Cr钢的氢释放曲线。结果发现，随着寿命消耗的增加，释放的氢量也增加，这在寿命的早期阶段当N/Nf = 0.1%和1%时很明显。尝试使用高斯函数拟合时分离氢释放曲线，结果发现所有受损材料都有五个氢释放峰（当加热速率为 100°C/h 时：峰 1：35°C、峰2：62℃），峰3：99℃，峰4：140℃，峰5：162℃）。当加热速率变为100℃/h、200℃/h和300℃/h时，测定各互补位点的氢脱附活化能：峰1：40.5kJ/mol，峰2： 22.9 kJ/mol，峰3：46.7 kJ/mol，峰4：46.9 kJ/mol，峰5：57.0 kJ/mol。根据迄今为止报告的活化能值，五个氢捕获位点是析出物（峰1）、位错（峰2）、晶界（峰3）、空位（峰4）和预期空位。是一个孔簇（峰 5）。虽然存在一些变化，但从空位（峰 4）和空位簇（峰 5）释放的氢量（被认为与重复加载有关）随着疲劳寿命的磨损而单调增加，表明疲劳损伤这似乎成为一个有前途的检测指标。此外，我们利用FIB-SEM对实用8Cr钢的高温疲劳损伤材料进行了三维显微组织分析，研究了损伤材料中析出相的尺寸和分布。结果，虽然存在一些变化，但释放的氢量（这似乎反映了沉淀物的释放）倾向于随着沉淀物尺寸的增加而增加。