Development of electrochemical hydrogen permeation measurement for in-situ determination of trapped hydrogen and analysis of hydrogen embrittlement

开发用于原位测定截留氢和氢脆分析的电化学氢渗透测量方法

基本信息

批准号：
22H01822
负责人：
伏見公志
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

省エネルギー材料として需要の高まる高強度鋼は機械的特性に優れるが、その水素脆化感受性が普通鋼に比べ高い。水素脆化リスクを低減させるため、その前駆過程である水素侵入現象について従来以上の精密な解析が要求されている。水素脆化を誘導する捕捉水素の役割を明らかにするため、本研究では電気化学的水素透過現象における侵入水素、非侵入水素、透過・捕捉水素を高精度にその場解析可能にする新規評価法を開発し、各種鋼材の水素侵入・捕捉量について定量を実現する。本年度、従来の電気化学的水素透過試験法であるDevanathan-Stachurskiセルにチャンネルフロー二重電極法を組み合わせた新しい電気化学測定装置を作製した。この電気化学測定装置を用いて電気化学的水素透過測定を行い、試料の水素侵入面および水素引出面、侵入室内の水素検出電極より得られる各電流値より、水素物質収支を解析、試料内に存在する水素量の時間変化導出を試みた。なお、水素検出電極の捕捉率は白金リファレンス試料を用いて校正した。弱酸性硫酸ナトリウム水溶液中、炭素鋼試料のカソード分極により侵入した試料内水素量は試料の厚さあるい硬さに依存することが明らかになった。試料内水素量と試料板厚の直線関係（切片）から、侵入面水素密度を求めることができた。この侵入面水素密度は試料のビッカース硬さや添加元素濃度に依存することを確認した。また、侵入面のカソード過電圧の増加により侵入水素量が著しく増加し、試料内に過飽和することも示すことができた。

高强度的钢被越来越多地作为节能材料，尽管它们具有出色的机械性能，但与常规钢相比，它们更容易受到氢的含量。为了降低氢含糖的风险，比以前更精确的分析是氢侵入现象的前体过程所需的。为了阐明被困氢诱导氢的含氢的作用，本研究开发了一种新的评估方法，该方法能够对侵入性氢，非侵入性氢，以及在电化学氢渗透的现象中的可渗透氢，可渗透和捕获的氢，并定量确定各种材料中的氢Inbygen Invasive和Trapped Hyderogen Mysele inter Steel Maters中的含量。今年，我们制造了一种新的电化学测量装置，该设备结合了Devanathan-Stachurski细胞，这是一种传统的电化学氢渗透测试方法，并使用通道流双电极方法。使用该电化学测量装置，测量了氢渗透，并根据样品的氢入侵表面和氢萃取表面分析氢材料平衡，并试图在侵入室中的氢检测电极得出样品中存在的氢气量的时间变化。使用铂参考样品校准氢检测电极的捕获率。已经揭示了样品中碳钢样品在弱酸性硫酸钠水溶液中渗透的样品中的氢量取决于样品的厚度和硬度。穿透表面的氢密度可以取决于样品中氢和样品板厚度之间的线性关系（截距）。已经证实，穿透表面的氢密度取决于Vickers的硬度和标本添加元件的浓度。还可以证明，由于浸润表面的阴极过压增加，样品中浸润的氢量显着增加，从而导致样品过饱和。