Elucidation of intergranular fracture mechanism in pure Ni improving the strength of hydrogen compatible metals

阐明纯镍的晶间断裂机制，提高氢相容金属的强度

基本信息

批准号：
21K14049
负责人：
和田健太郎
金额：
$ 2.91万
依托单位：
National Institute for Materials Science (2022)Fukuoka University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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

純ニッケルの水素助長粒界破壊に及ぼす，結晶粒界近傍における水素濃度分布の影響をより詳細に解明するための研究を継続実施した．2021年度には特に水素トラップによる結晶粒界への水素集積を対象として調査したのに対し，2022年度においては，粒界拡散による水素侵入に着目して研究を実施した．そのため，水素チャージした試験片を大気中で試験実施する「内部水素による試験」と，水素チャージしていない試験片を高圧水素ガス中で試験実施する「外部水素による試験」を実施し，その両者における結果の差異から，純ニッケルにおいて水素助長粒界破壊が生じるクライテリアを水素濃度分布の観点から議論した．これら試験方式の違いによる結果の差異を議論することは，左記の学術的観点において重要であることに加え，実用的な観点においても重要である．これは，水素利用機器の実機においては外部水素試験に近い条件で部材が破壊することが多いためである．研究状況として，2022年度には上記の外部水素による試験を主に実施した．結果として，内部水素による試験ではほとんど認められなかった，水素による延性低下量の温度依存性とひずみ速度依存性が，外部水素による試験では生じることが明らかとなった．この結果を基に，結晶粒界への水素トラップではなく結晶粒界に沿った水素拡散が水素助長破壊を支配する場合に水素脆化が生じる条件に関して議論を進めている．これらの試験結果は国際誌に投稿済であり，すでにプレプリントとして公開されている．

继续进行研究，更详细地研究了晶界附近的氢浓度分布对纯镍增强氢晶界断裂的影响。在2021年，该研究专门针对通过氢气陷阱在晶界处积累的氢积累，而在2022年，该研究的重点是晶界扩散引起的氢侵袭。 Therefore, we conducted a "test using internal hydrogen," in which hydrogen-charged specimens were tested in the atmosphere, and an "test using external hydrogen," in which hydrogen-charged specimens were tested in high-pressure hydrogen gas, and based on the difference in results between the two, we discussed the criteria in which hydrogen-enhanced grain boundary breakdown occurs in pure nickel from the perspective of hydrogen concentration distribution.从左侧所示的学术角度来看，讨论由于测试方法差异而导致的结果差异不仅很重要，而且从实际的角度来看。这是因为在实际的基于氢的设备中，这些组件通常在类似于外部氢测试的条件下破裂。至于研究情况，上述外部氢试验主要在2022年进行。结果，发现由于氢而很少在内部氢气中观察到辅助性量的温度和应变率依赖性降低，这在外部氢的测试中发生在外部氢中。基于这些结果，我们正在讨论当氢沿晶界扩散而不是在晶界处的氢捕获时，会发生氢含糖的条件。这些测试的结果已提交给国际期刊，并已作为预印本出版。