ナノ力学にもとづく金属系水素分離膜の破壊現象解明と耐久性向上の検討

基于纳米力学的金属氢分离膜的断裂现象和耐久性改进的阐明

• 批准号: 21K03764
• 负责人: 西村 憲治
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 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-21K03764/
• 关键词: 分子動力学法; 水素脆化; 水素拡散; 水素化物; 転位; ナノ力学

水素社会の実現に向けて、水素を利用するための機器の開発が国内外で進められている。水素利用機器の安全性において、水素を吸収することにより材料の強度が低下する水素脆化は長年の課題である。本研究の目的は、水素化物に着目してPd合金の水素脆化メカニズムを明らかにすることである。その成果をもとに、脆化を抑制する方法としてナノ多結晶化を提案し、その有効性を検証する。本年度は、ナノ多結晶Pd合金バルク材の水素脆化メカニズムを調べた。まずPd合金をナノ多結晶化したときの水素分布を調べた。水素濃度が0.5のとき、単結晶の場合は、スピノーダル分解により2相分離状態となるが、ナノ多結晶化することにより2相分離状態が解消されることが確認された。次にナノ多結晶化が水素脆化対策として有効か検証するために、水素を含むナノ多結晶バルク材の引張りシミュレーションを行った。水素濃度を0.1から0.6まで変化させた。得られた応力ひずみ線図から、いずれの水素濃度においてもナノ多結晶化により引張強度が向上することが示された。さらに、系内に生じる結晶欠陥を解析したところ、転位の生成や微小き裂の進展などナノスケールの変形、破壊現象が粒界を起点としていることがわかった。

The development of machinery in the field of water resources development and utilization has been advancing both at home and abroad. Water embrittlement is a long-term problem due to the low strength of materials due to the safety of water utilization machines and water absorption. The purpose of this study is to investigate the hydration of Pd alloys. Methods for the suppression of embrittlement and crystallization This year, the moisture embrittlement of polycrystalline Pd alloy materials was adjusted. Pd alloy is characterized by multi-crystallization and water element distribution. When the concentration of water is 0.5, it is confirmed that the two phases are separated from each other. In addition, the solution of multi-crystallization and water embrittlement is proposed. Water concentration is 0.1 to 0.6. The results show that the concentration of water in the medium is higher than that in the medium, and the tensile strength is higher than that in the medium. In addition, the crystal structure of the system is analyzed, and the crystal structure of the system is analyzed.

项目成果

Si系におけるSNAP構築と転位・表面に対する分子動力学シミュレーション

Si 系统中的 SNAP 构建以及位错和表面的分子动力学模拟

• 发表时间: 2021
• 作者: 森口詢也;齋藤賢一;西村憲治;佐藤知広;宅間正則;高橋可昌
• 通讯作者: 高橋可昌

Constructing machine-learned interatomic potentials for covalent bonding material and MD analyses of dislocation and surface

构建共价键合材料的机器学习原子间势以及位错和表面的 MD 分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Junya Moriguchi;Ken-ichi Saitoh;Kenji Nishimura;Tomohiro Sato;Masanori Takuma;Yoshimasa Takahashi
• 通讯作者: Yoshimasa Takahashi

共有結合性材料における機械学習ポテンシャルの構築と表面、転位に関する分子動力学解析

共价材料中机器学习潜力的构建以及表面和位错的分子动力学分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 森口詢也;齋藤賢一;西村憲治;佐藤知広;宅間正則;高橋可昌
• 通讯作者: 高橋可昌

SiCにおける機械学習型ポテンシャルの構築と転位に関する分子動力学解析

SiC 中机器学习潜力的构建和位错的分子动力学分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 森口詢也;齋藤賢一;西村憲治;佐藤知広;宅間正則;高橋可昌
• 通讯作者: 高橋可昌

機械学習型ポテンシャルのSiC への適用に関する研究: 分子動力学による転位の再現

机器学习潜力在 SiC 中的应用研究：利用分子动力学再现位错

• 发表时间: 2022
• 作者: 森口詢也;齋藤賢一;西村憲治;佐藤知広;宅間正則;高橋可昌
• 通讯作者: 高橋可昌