水素脆化の潜伏期における原子空孔－水素複合体挙動

氢脆潜伏期的原子空位-氢配合物行为

• 批准号: 22K04667
• 负责人: 藤浪 眞紀
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04667/
• 关键词: 陽電子消滅; 格子欠陥; その場分析; 水素脆化

水素環境下で金属材料の力学特性が低下する「水素脆化」の原子レベルでの起源は未だ明らかになっていない。高感度空孔型欠陥検出法である陽電子消滅法（positron annihilation lifetime spectroscopy, PALS）により，鉄や鉄基合金を水素環境下で延伸すると空孔クラスター形成促進が報告されている。しかしながら，空孔クラスター挙動と低温昇温脱離による欠陥分析結果とは一致せず，力学特性との相関も得られていない。これらの不一致は，水素環境下で形成した欠陥は不安定であり，室温時効で変化するためと考察した。その問題点の解決のため，水素添加モードまたは水素添加＋応力一定モードでのオペランドPALS法を開発し，純鉄における水素脆化支配欠陥の解明に応用することを目的とした。陽電子源として放射性同位体を使用するため，試料や線源を水溶液や高温・高圧下に置くことは困難である。そのための着想のポイントは，金属中とくにbcc鉄の大きな水素の拡散係数である。片面から水素を添加することで，試料がmm以下であれば，全体に水素を導入することができる。PALSの測定深さは100ミクロンであるが，1 mm厚の試料では片面から水素を導入しても，両表面層に形成する欠陥は同じであることがわかっている。そこで，片面から水素を添加し，逆側の面に陽電子源を設置し，その上にプラスチックシンチレータを置くアンチコインシデンス法，あるいは寿命既知の試料を置くサブトラクション法を適用する方式を考案した。2022年度はそれらの方法の実現・有効性の実証が実績である。

尚待阐明，“氢含糖”的起源降低了金属材料在氢环境中的机械性能。据报道，正电子歼灭方法（PALS）是一种高度敏感的孔型缺陷检测方法，它在氢气环境下拉伸时会促进空置簇的形成。然而，由于温度温度升高和解吸而导致的空地簇行为和缺陷分析结果不一致，并且无法获得与机械性能的相关性。这些不一致被认为是在氢环境下形成的缺陷是不稳定的，并且在室温衰老下发生了变化。为了解决此问题，操作数PALS方法是在氢化模式或恒定应力模式下开发的，其目的是将其应用于纯铁中氢软化控制缺陷的阐明。由于放射性同位素被用作正电子源，因此很难将样品和来源放在水溶液或高温和压力下。这个想法的关键是金属中大型氢，尤其是BCC铁的扩散系数。通过从一侧添加氢，如果氢小于mm，可以将氢引入整个样品中。测得的PAL的深度为100微米，但众所周知，即使从1 mm厚的样品中的一侧引入氢，在两个表面层上形成的缺陷也相同。因此，我们设计了一种从一侧添加氢的方法，将正电子源放置在另一侧，并将塑料闪烁体放置在另一侧，或放置带有已知寿命的样品的减法方法。在2022财年，我们在证明这些方法的实现和有效性方面取得了成功。

项目成果

陽電子消滅法によるNiの水素脆化粒界破面直下の原子空孔

正电子湮没法研究Ni氢脆晶界断裂面正下方原子空位

• 发表时间: 2023
• 作者: 小柳颯輝;瓜生大地;熊倉俊郎;中井専人;安達聖;鈴木紘一;山崎正喜;斎藤隆幸;山倉祐也;Md Touhidul Islam;Keisuke Yoshida;Satoshi Nishiyama;Koichi Sakai;Shin Adachi;Shijun Pan;秋山菜乃香;西山哲;富田紀子;冨井隆春;佐野ひかる;添田椋生，木原 満;山崎進;佐藤彰洋，河野義樹;茂垣寿美麗，河野義樹，眞山剛，工藤啓;山口隼風，河野義樹，工藤啓;大塚陸陽，河野義樹;工藤啓，河野義樹，眞山剛;佐藤彰洋，河野義樹;藤浪眞紀，阿部帆花，淡路亮，満汐孝治，堀利彦，大島永康
• 通讯作者: 藤浪眞紀，阿部帆花，淡路亮，満汐孝治，堀利彦，大島永康