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複合環境下における破壊機構の微視的解明と破壊予知・制御に関する計算化学的研究

复杂环境下断裂机制微观解析及断裂预测与控制的计算化学研究

基本信息

批准号：
02J82904
负责人：
鈴木研
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J82904/
关键词：
応力腐食割れ計算化学量子分子動力学法密度汎関数法

项目摘要

研究計画に従って、複合環境下における破壊機構の微視的解明を目的とした研究を行った。「材料」「応力」「環境」の三大因子があいまって発生する応力腐食割れは、原子炉内構造物の主要な損傷原因の一つであることから、原子力発電プラントの信頼性向上のためその対策が特に重要である。そこで、粒界応力腐食割れ(IGSCC)に関して、オーステナイト鋼を模擬したfcc-Feの粒界の電子状態や反応性を計算化学的手法を用いて検討を行った。粒界を含んだfcc鉄[001]面における水分子の吸着に関して量子化学的検討を行ったところ、粒界近傍のFe原子ほど正の電荷を取りやすいことがわかった。これは、粒界近辺のFe原子から優先的に酸化されることを示しており、粒界近傍は酸化反応に対する反応性が高いことが明らかとなった。また、量子分子動力学法を用いてFe内部における酸素イオン拡散挙動の検討を行ったところ、粒界近傍では粒内より酸素イオンの拡散速度が大きいことが確認された。以上の結果より、酸素の内部拡散速度が小さく安定な皮膜を生成しやすい元素ほど耐IGSCC性に優れた元素と考え、耐SCC性の向上に効果的な添加元素の探索を行った。今回の研究では、オーステナイト鋼を対象としているので、Feに対する添加元素の効果を密度汎関数法を用いて検討した。元素の酸化反応に対する効果を、酸素を固溶した際のエネルギー変化によって評価した。また、金属内部を酸素イオンが拡散する際の活性化エネルギーより酸素イオンの拡散性について評価した。その結果、酸化物を生成しやすく、酸素が拡散しにくいという点から、添加元素としてTi、Mn、Sr、Y、Zr、Ce、Hfが耐SCC性の向上に有効であることがわかった。

The purpose of the research project is to explain the purpose of the research project, and the purpose of the micro-monitoring system in the complex environment. "material", "force" and "environment" are the three major factors that affect the health of food and food, the main causes of creation in the atomic furnace, the impact of the environment, the strength of the environment, the environment, the environment and the environment. The chemical method of calculating the electronic properties of fcc-Fe particles is used to calculate the chemical properties of the particles. The chemical method is used to calculate the chemical properties of the particles. In the grain boundary, the water molecule absorbs the quantum chemistry of the fcc, and the Fe atom near the grain boundary is charged with the electron charge. In the first step of acidizing, the acidizing effect of the Fe atom near the grain boundary indicates that the grain boundary is close to the grain boundary, and the grain boundary is close to the grain boundary. The quantum molecular dynamics method is used to determine the concentration of monosodium glutamate in the interior of the Fe. The speed of diffusion of the acid in the grain near the boundary of the grain is determined. The above results show that the internal dispersion rate of acid acid is small, the skin membrane is stable, the skin membrane is stable, the IGSCC resistance is stable, the SCC resistance is upward, and the SCC resistance is up. This time, we will use the numerical method of density measurement to add elements, such as the density method, the density method, and so on. This time, we will use the density method to add elements. This time, we will use the density method to measure the density of elements. The elements are acidified and reacted, and the acids are solid-soluble. In the interior of the metal, the acid is dispersed, the acid is activated, and the acid is dispersed. The results showed that the acidified compounds were formed, the acid compounds were dispersed, and the elements were added, such as Ti, Mn, Sr, Y, Zr, Ce, Hf. The resistance to SCC was improved.