水素脆性のナノオペランド解析―多元情報のシンクロ再生―

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本研究は、金属材料における水素脆性の仕組み（動的プロセス）をナノスケールで実験的に解き明かすことを目的とする。具体的には、走査透過型電子顕微鏡（STEM）内部に形成した水素ガス環境中で負荷試験を行い、破壊過程のSTEM像、荷重変化、及び破壊時における電子エネルギー損失スペクトル（EELS）を詳細に記録する、というものである。四ヶ年計画の二年目（2022年度）は、まず2021年度から進めてきた要素実験であるEELSによる水素検出について継続的な検討を行った。とくに水素吸蔵金属（パラジウム；Pd）を対象に、ガス環境中でのその場観察・EELS実験を重ね、低エネルギー側に現れる水素化合物特有の信号検出を確かなものにした。その結果、水素化物のマッピングにも手が届きつつある。一方、水素環境下における破壊特性評価の面では、当初計画の代替実験として考案したマクロ試験片を用いた破壊実験（水素助長割れ試験）に着手した。低ガス圧下では数１００時間に渡る負荷保持の後でもき裂発生に至らない一方、水素吸蔵に起因すると見られる伸びが明確に検出され、更に興味深いことに変形抵抗が時間とともに増加する傾向が確認された。これは水素吸蔵がもたらす何らかの微視的作用（変形の助長と抑制）の結果であると推測され、この現象が巨視的脆性発現の解明に糸口を与えうると直感された。なおこれらに並行して、EELSデータ校正に必要となるバルク結晶の水素吸蔵特性調査を進めた。その結果、予ひずみ量が多いほど飽和吸蔵までの時間が明確に短くなるデータを得た。これは水素吸蔵に際して結晶欠陥が強く影響を及ぼす証拠である。