Elucidation of environmental hydrogen embrittlement of high-strength aluminum alloys via dynamic quantitative monitoring of hydrogen in conventional atmospheres

R4(2022)年度では，現在までに開発準備を進めている材料変形・破壊時の動的水素の定量計測システムを完成し，計測条件の最適化を図った。これまでの実証予備実験は，所有する昇温脱離分析の検出器を代用し，汎用の縦型材料試験機に接続した代替的な試行で限定的に行ってきた。そこで，本研究では，試験容器，低ひずみ速度試験装置(SSRT)，半導体水素ガスセンサーガスクロ(SGC)，デジタル画像相関法(DIC)，を新規に組み合わせることで，材料変形・破壊時の動的計測に特化した新たな水素定量計測システムを構築した。システム開発においては，試験片容器内に導入するガスの種類や流速などを変化させた中で，ひずみ速度を変えた低ひずみ速度材料試験を行い，水素放出の定量化に対する再現性を確認する実験を様々なアルミニウム合金を用いて行った。5083アルミニウム合金では、合金中の主成分げ元素であるMgと水素との相互作用によって生じる動的ひずみ時効のタイミングと同期した水素放出がみられることを明らかにした。またノッチ付きの6061アルミニウム合金試験片を用意し、T6処理材の亀裂進展に対する水素の作用を動的に観察することを実証した。計測に成功したアルミニウム合金と同条件の試験片を大型放射光施設SPring８のX線CT計測で観察することで、内在水素の表面近傍での局在化現象を明らかにした。今年度は、完成した計測システムをX線CTと連動できる材料試験装置を新たに設計し、アルミニウム合金内部の亀裂進展と水素放出の量と対比させて考察することで、アルミニウム合金の水素脆化機構の解明に繋げる。

R4(2022)年度では，現在までに開発準備を進めている材料変形・破壊時の動的水素の定量計測システムを完成し，計測条件の最適化を図った。これまでの実証予備実験は，所有する昇温脱離分析の検出器を代用し，汎用の縦型材料試験機に接続した代替的な試行で限定的に行ってきた。そこで，本研究では，試験容器，低ひずみ速度試験装置(SSRT)，半導体水素ガスセンサーガスクロ(SGC)，デジタル画像相関法(DIC)，を新規に組み合わせることで，材料変形・破壊時の動的計測に特化した新たな水素定量計測システムを構築した。システム開発においては，試験片容器内に導入するガスの種類や流速などを変化させた中で，ひずみ速度を変えた低ひずみ速度材料試験を行い，水素放出の定量化に対する再現性を確認する実験を様々なアルミニウム合金を用いて行った。5083アルミニウム合金では、合金中の主成分げ元素であるMgと水素との相互作用によって生じる動的ひずみ時効のタイミングと同期した水素放出がみられることを明らかにした。またノッチ付きの6061アルミニウム合金試験片を用意し、T6処理材の亀裂進展に対する水素の作用を動的に観察することを実証した。計測に成功したアルミニウム合金と同条件の試験片を大型放射光施設SPring８のX線CT計測で観察することで、内在水素の表面近傍での局在化現象を明らかにした。今年度は、完成した計測システムをX線CTと連動できる材料試験装置を新たに設計し、アルミニウム合金内部の亀裂進展と水素放出の量と対比させて考察することで、アルミニウム合金の水素脆化機構の解明に繋げる。