Investigation into Mechanism of Damage Detection with Hydrogen and Development of Innovative Materials Diagnosis Technique

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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．