ナノ・サブミクロン電気化学計測法の確立と先進型ナノ複相耐食鋼の開発

纳米/亚微米电化学测量方法的建立及先进纳米复相耐腐蚀钢的开发

基本信息

批准号：
18J20518
负责人：
門脇万里子
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

自動車材料や建築材料などとして社会を支える鉄鋼材料にとって、耐食性の向上は材料の信頼性・安全性と結びつく非常に重要な課題である。鉄鋼材料はミクロ・ナノレベルで複雑な金属組織を有しており、そのような金属組織は耐食性にも影響をおよぼすと考えられているが、その詳細は未解明である。今年度は、金属組織中の固溶炭素原子に着目して以下の二つの視点から研究を実施した。(1) マルテンサイト鋼に着目した研究：第一原理計算を実施することで、マルテンサイトの表面特性におよぼす固溶炭素の影響を解析した。具体的には、マルテンサイト鋼中の固溶炭素濃度が増加するほど、鋼の仕事関数が増加することを見出した。仕事関数は金属表面から電子を取り出すためのエネルギーとして定義されることから、この仕事関数の増加はマルテンサイトの優れた耐食性と関連があると考察される。(2) オーステナイト鋼に着目した研究：マルテンサイト鋼だけでなく、オーステナイト鋼についても固溶炭素がその耐食性におよぼす影響を解析した。具体的には、炭素濃度の異なる複数のオーステナイト鋼について、NaClを含有するホウ酸緩衝液中での腐食挙動を解析した。動電位アノード分極曲線を測定した結果、活性溶解による電流値は固溶炭素濃度の増加にともなって減少することが明らかとなった。固溶炭素は、マルテンサイト鋼の場合と同様に、オーステナイト鋼においてもその活性溶解反応を抑制する効果を有すると考えられる。上述のように、今年度は二つのアプローチから固溶炭素が鉄鋼材料の耐食性におよぼす影響を詳細に解析した。その結果、固溶炭素はマルテンサイト鋼およびオーステナイト鋼のどちらについても、耐食性を向上する効果を有することが見出された。また、今年度は研究成果に関して、国内学会にて口頭発表1件、国際学会にて口頭発表1件を実施したのに加え、筆頭著者論文1報を発表した。

对于支持社会作为汽车材料和建筑材料的钢材材料，改善耐腐蚀性是一个非常重要的问题，它与材料的可靠性和安全性有关。钢材材料在微纳米水平上具有复杂的金属结构，尽管这种金属结构被认为会影响耐腐蚀性，但其细节尚不清楚。今年，我们从以下两个角度进行了研究，重点是金属结构中的固体碳原子。（1）针对马氏体钢的研究：通过进行第一原理计算，分析了固体碳对马氏体表面特性的影响。具体而言，发现钢的功能随着固体碳的浓度增加而增加。由于工作函数被定义为用于从金属表面提取电子的能量，因此工作函数的增加被认为与Martensite的出色耐腐蚀性有关。（2）关注奥氏体钢的研究：我们分析了固体碳对其耐腐蚀性的影响，不仅对马氏体钢，而且对奥氏体钢的耐腐蚀性。具体而言，在含有NaCl的硼酸盐缓冲液中分析了具有不同碳浓度的奥氏体钢的腐蚀行为。由于测量了电势偏振曲线，因此发现由于固定碳的浓度增加而导致的电流值降低。据认为，固体碳具有抑制其在奥氏体钢中的主动溶解反应的作用，就像在马氏体钢中一样。如上所述，今年我们已经详细分析了固体碳对两种方法中钢材料耐腐蚀性的影响。结果，发现固体碳具有改善马氏体钢和奥氏体钢的耐腐蚀性的作用。此外，今年，除了在研究结果上进行口头介绍外，还在国内会议上进行了一次口头介绍，并在国际会议上进行了一份口头介绍，还发表了一篇主要作者的文章。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

共焦点レーザー顕微鏡を用いたマイクロ電気化学計測システムによる炭素鋼の孔食発生機構の解析

利用共焦激光显微镜微电化学测量系统分析碳钢点蚀机理

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
門脇万里子;武藤泉;菅原優;原信義
通讯作者：
原信義

Anodic Polarization Characteristics and Electrochemical Properties of Fe3C in Chloride Solutions

DOI：
10.1149/2.1311912jes
发表时间：
2019-08-02
期刊：
JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY
影响因子：
3.9
作者：
Kadowaki, Mariko;Muto, Izumi;Hara, Nobuyoshi
通讯作者：
Hara, Nobuyoshi

Roles of Interstitial Nitrogen, Carbon, and Boron in Steel Corrosion: Generation of Oxyanions and Stabilization of Electronic Structure

DOI：
10.1149/1945-7111/ab8926
发表时间：
2020-04
期刊：
Journal of The Electrochemical Society
影响因子：
3.9
作者：
Mariko Kadowaki;A. Saengdeejing;I. Muto;Ying Chen;G. Frankel;T. Doi;K. Kawano;Y. Sugawara;N. Hara
通讯作者：
Mariko Kadowaki;A. Saengdeejing;I. Muto;Ying Chen;G. Frankel;T. Doi;K. Kawano;Y. Sugawara;N. Hara

金属組織中の軽元素による鉄鋼材料の耐食性向上機構の解明

阐明金属结构中轻元素提高钢材耐腐蚀性能的机制