クラック進展過程における侵入型原子の反遮蔽場効果

裂纹扩展过程中间隙原子的反屏蔽场效应

• 批准号: 04650599
• 负责人: 東田 賢二
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04650599/
• 关键词: クラック; 破壊; 破壊靭性値; 応力遮蔽効果; 水素脆性; ヘリウム脆化; 侵入型原子; 応力拡大係数

本研究では,金属が易動性侵入型原子によって脆化する現象に理解を与えることを目途して,グロー放電チャージ法を用いて,鉄系合金結晶に種々の侵入型ガス元素を添加しながら破壊靭性試験を行い,クラック進展過程を追跡した.まず,水素及び不活性なガス元素ヘリウムを添加ガス元素として試料に添加しながら,破壊靭性試験を行ったところ,クフック進展時の負荷応力拡大係数の低下が観察された.不活性なヘリウム原子によっても脆化したことから,易動性の侵入型元素による脆化は一般的に生ずる現象であると考えられる.また,ヘリウムを添加した場合の破壊靭性試験において,クラック進展速度を遅くすると負荷応力拡大係数が低下するという,負荷応力拡大係数のクラック進展速度依存性が見られた.しかも,この依存性は水素を添加した場合よりも大きかった.これにより侵入型不純物による脆化現象は,侵入型不純物のクラック先端への集合が影響することが考えられる.さらに,クラック進展速度が7X10^<-7>m/secより遅いとき,水素よりもヘリウムを添加した方が,クラック進展時の負荷応力拡大係数が小さかった.これはヘリウムの方が水素より原子のサイズの効果が大きいためと考えられる.クラック先端近傍の応力状態の計算機シミュレーションを行ったところ,侵入型不純物の添加により,外力を負荷していないにも関わらず,クラック先端近傍に引張の応力集中が見られた.これは侵入型不純物による反遮蔽効果によるものである.また,添加ガス元素のクラック先端近傍の濃度分布についても計算機によるシミュレーションを行った.以上の結果に基づき,水素やヘリウムなどの侵入型不純物による金属の脆化の原因について考察し,クラック先端近傍にそれら侵入型原子が集積すると,その反遮蔽場効果によって応力集中がより進行し,クラックの進展が促進されることを明かにした.

In this study, the understanding and application of metal mobility and intrusive atomic embrittlement were studied. The process of embrittlement was traced by adding intrusive elements to Fe-based alloy crystals. In addition, water and inert elements were added to the sample, and a decrease in the coefficient of load strength was observed during the fracture toughness test. Inactivity, mobility, and intrusion of atoms, embrittlement, and general phenomena. In addition to the above, the failure toughness test results show that the rate of progress is dependent on the increase in load factor. For example, if you want to add water element to the water element, you can add water element to the water element. The embrittlement phenomenon of invasive impurities is caused by the aggregation of invasive impurities. In addition, the speed of progress is 7X10^<-7>m/sec, the water element is added, and the load coefficient is small. This is the first time that we've seen this. The computer system of the force state near the tip of the crack is operated in the same way as the computer system of the force state near the tip of the crack. The force concentration near the tip of the crack is observed in the case of the addition of invasive impurities, the loading of external forces, and the concentration of force near the tip of the crack. This is an invasive impurity. In addition, the concentration distribution near the tip of the element was calculated by computer. As a result, the causes of embrittlement of metals due to the presence of intrusive impurities are investigated. The accumulation of intrusive atoms near the tip of the impurity is investigated. The effect of the anti-shielding field is to concentrate the force and promote the progress of the impurity.