ナノ・サブミクロン電気化学計測法の確立と先進型ナノ複相耐食鋼の開発

纳米/亚微米电化学测量方法的建立及先进纳米复相耐腐蚀钢的开发

• 批准号: 18J20518
• 负责人: 門脇 万里子
• 金额: $ 1.41万
• 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: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J20518/
• 关键词: 鉄鋼材料; 耐食性; マルテンサイト; オーステナイト; 固溶炭素; 第一原理計算; 腐食; 電気化学計測; 金属組織; 固溶元素; 電子状態; 炭化物; 元素偏析; 熱処理

自動車材料や建築材料などとして社会を支える鉄鋼材料にとって、耐食性の向上は材料の信頼性・安全性と結びつく非常に重要な課題である。鉄鋼材料はミクロ・ナノレベルで複雑な金属組織を有しており、そのような金属組織は耐食性にも影響をおよぼすと考えられているが、その詳細は未解明である。今年度は、金属組織中の固溶炭素原子に着目して以下の二つの視点から研究を実施した。(1) マルテンサイト鋼に着目した研究：第一原理計算を実施することで、マルテンサイトの表面特性におよぼす固溶炭素の影響を解析した。具体的には、マルテンサイト鋼中の固溶炭素濃度が増加するほど、鋼の仕事関数が増加することを見出した。仕事関数は金属表面から電子を取り出すためのエネルギーとして定義されることから、この仕事関数の増加はマルテンサイトの優れた耐食性と関連があると考察される。(2) オーステナイト鋼に着目した研究：マルテンサイト鋼だけでなく、オーステナイト鋼についても固溶炭素がその耐食性におよぼす影響を解析した。具体的には、炭素濃度の異なる複数のオーステナイト鋼について、NaClを含有するホウ酸緩衝液中での腐食挙動を解析した。動電位アノード分極曲線を測定した結果、活性溶解による電流値は固溶炭素濃度の増加にともなって減少することが明らかとなった。固溶炭素は、マルテンサイト鋼の場合と同様に、オーステナイト鋼においてもその活性溶解反応を抑制する効果を有すると考えられる。上述のように、今年度は二つのアプローチから固溶炭素が鉄鋼材料の耐食性におよぼす影響を詳細に解析した。その結果、固溶炭素はマルテンサイト鋼およびオーステナイト鋼のどちらについても、耐食性を向上する効果を有することが見出された。また、今年度は研究成果に関して、国内学会にて口頭発表1件、国際学会にて口頭発表1件を実施したのに加え、筆頭著者論文1報を発表した。

Automotive materials, building materials, social support, food resistance, material reliability, safety, and structure are very important issues. Iron and steel materials have complex metal structure, metal structure and food resistance. This year, carbon atoms in solid solution in metal structures have been studied from the following two viewpoints. (1)Study on the Effect of Solid Solution Carbon on the Surface Properties of Steel by First Principle Calculation Specific results show that the concentration of solid solution carbon in steel increases, and the number of carbon atoms in steel increases. The number of electrons on the surface of the metal is determined by the number of electrons on the surface of the metal (2)A Study on the Effect of Carbon Solution on the Food Resistance of Steel Specific carbon concentration and carbon concentration differences in the steel, NaCl and acid buffer in the corrosion of the analysis Potentiodynamic polarization curve measurement results, active dissolution, current value and solid solution carbon concentration increase, decrease, and decrease. In the case of solid solution carbon, the active dissolution reaction of carbon steel is suppressed. This year, the impact of solid solution carbon on the food resistance of iron and steel materials is analyzed in detail. As a result, the solid solution of carbon steel can be seen in the following aspects: This year's research results are related to the publication of 1 oral report by the domestic society, 1 oral report by the international society, and 1 written paper.

项目成果

共焦点レーザー顕微鏡を用いたマイクロ電気化学計測システムによる炭素鋼の孔食発生機構の解析

利用共焦激光显微镜微电化学测量系统分析碳钢点蚀机理

• 发表时间: 2018
• 作者: 門脇万里子;武藤 泉;菅原 優;原 信義
• 通讯作者: 原 信義

Anodic Polarization Characteristics and Electrochemical Properties of Fe3C in Chloride Solutions

• DOI: 10.1149/2.1311912jes
• 发表时间: 2019-08-02
• 期刊: JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 3.9
• 作者: Kadowaki, Mariko;Muto, Izumi;Hara, Nobuyoshi
• 通讯作者: Hara, Nobuyoshi

金属組織中の軽元素による鉄鋼材料の耐食性向上機構の解明

阐明金属结构中轻元素提高钢材耐腐蚀性能的机制

• 发表时间: 2019
• 作者: 門脇万里子;Saengdeejing Arkapol;武藤 泉;陳 迎、土井教史;河野佳織;菅原 優;原 信義
• 通讯作者: 原 信義

Roles of Interstitial Nitrogen, Carbon, and Boron in Steel Corrosion: Generation of Oxyanions and Stabilization of Electronic Structure

• DOI: 10.1149/1945-7111/ab8926
• 发表时间: 2020-04
• 期刊: Journal of The Electrochemical Society
• 影响因子: 3.9
• 作者: Mariko Kadowaki;A. Saengdeejing;I. Muto;Ying Chen;G. Frankel;T. Doi;K. Kawano;Y. Sugawara;N. Hara

第一原理計算を用いた炭素鋼の腐食メカニズムの解明

利用第一性原理计算阐明碳钢的腐蚀机理

• 发表时间: 2021
• 作者: 門脇 万里子;Arkapol Saengdeejing;武藤 泉;陳 迎;土井 教史;河野 佳織;菅原 優;原 信義
• 通讯作者: 原 信義