多種の量子ビーム実験と第一原理計算を活用したアルミ合金の水素脆性抑制機構の解明

利用各种量子束实验和第一性原理计算阐明铝合金的氢脆抑制机制

基本信息

  • 批准号:
    22K04758
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.58万
  • 依托单位:
  • 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

项目摘要

金属材料の水素脆性は広く知られた現象だが、金属中水素原子の直接観察の困難さにより、拡散や捕獲に関する実験的データは限定されている。水素ガス・液体の安全な運搬・利用を推進するためには、保管・運送に利用する金属材料の水素脆性対策が求められる。一般に6000系アルミ合金は耐水素脆性に優れているが、Cuを除去した純粋なAl-Mg-Si合金は耐水素脆性が相対的に低い。Cuが水素原子の拡散を抑制し、水素脆化を抑制していることが伺える。本研究では、近年実験精度が飛躍的に向上したミュオンスピン緩和法を応用し、6000系アルミ合金中の水素原子の捕獲位置と拡散挙動を解明する。更に、X線吸収微細構造法および中性子小角散乱法を組み合わせて水素原子拡散を抑制する原子クラスタ構造を解明し、水素脆性を抑制する工業的手法を得て、水素エネルギー社会の安全基盤を構築する。正ミュオンは電荷がe+で、質量が水素の約9分の1であるため、物質中では軽い水素のように振る舞うことが知られている。 この特徴を利用して、Al-Mg、Al-Ti、Al-V、Al-Cu合金のミュオンスピン緩和実験を行い、ミュオンスピン緩和率およびトラップ率の温度依存性を調べ、そこから溶質元素―ミュオンおよび溶質原子―原子空孔-ミュオンの結合エネルギーを評価した。 これらの実験結果は、密度汎関数計算から得られたAl中の溶質原子-水素および溶質原子-原子空孔-水素の結合エネルギーと比較された。結果、観測された緩和率またはトップ率のピーク温度とDFT計算で得た、溶質原子―水素、溶質元素-原子空孔―水素の結合エネルギー値の間に、顕著な直線関係があることがわかった。
Metal material brittleness は の water element hiroo く know ら れ phenomenon た だ が, metal water element atoms の 観 directly examine の difficult さ に よ り, company や capture に masato す る be 験 of デ ー タ は qualified さ れ て い る. Water element ガ の security な ス · liquid handling, use を propulsion す る た め に は, storage, transport に using す る の water element brittle metal materials policy が for seaborne め ら れ る. Generally に 6000 series ア ル ミ alloy は water resistant grain brittle に optimal れ て い る が, Cu を remove し た pure 粋 な Al - Mg - Si alloy は water resistant grain brittle に low い seaborne が phase. Cuが hydroquinone atoms <s:1> 拡 dispersion を inhibition <s:1>, hydroquinone embrittlement を inhibition <s:1> て る る とが とが attendant える. This study で は, in recent years be 験 precision に が jump up し た ミ ュ オ ン ス ピ ン palliative method を 応 し, 6000 series ア ル ミ alloy の water element atoms in の capture location と company, scattered 挙 dynamic を interpret す る. More に, X-ray 収 absorption fine structure method お よ び temper in the small Angle scattered method を group み close わ せ て water element atoms company, scattered を inhibit す る atomic ク ラ ス タ tectonic を interpret し, water element brittleness を suppression す る industrial technique を て, water element エ ネ ル ギ の ー society security base plate を build す る. Is ミ ュ オ ン が e + で は charge about 9 points, water quality が element の の 1 で あ る た め, material of で は 軽 い water element の よ う に vibration る dance う こ と が know ら れ て い る. こ の, 徴 を using し て, Al - Mg, Al, Ti, Al, Al - V - Cu alloy の ミ ュ オ ン ス ピ ン ease be 験 を い, ミ ュ オ ン ス ピ ン alleviation rate お よ び ト ラ ッ プ rate の temperature dependency を べ, そ こ か ら solute elements - ミ ュ オ ン お よ び solute atoms - empty hole - ミ ュ オ ン の combining エ ネ ル ギ ー を review 価 し Youdaoplaceholder0. こ れ ら の be 験 results は, density masato counting か ら have ら れ た の solute atoms in Al - water element お よ び solute atoms - empty hole - water element の combining エ ネ ル ギ ー と compare さ れ た. Results and 観 さ れ た alleviation rate ま た は ト ッ プ rate の ピ ー ク temperature と DFT calculation で た, solute atoms - water element, solute elements - empty hole - water element の combining エ ネ ル ギ ー between numerical の に, 顕 the な linear masato が あ る こ と が わ か っ た.

项目成果

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SOLUTE-HYDROGEN BINDING ENERGIES IN ALUMINUM STUDIED BY MUON SPIN RELAXATION METHOD
用μ子自旋弛豫法研究铝中的溶质氢结合能
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Katsuhiko Nishimura;Kenji Matsuda;Norio Nunomura;Takahiro Namiki;Seungwon Lee;Wataru Higemoto;Tomohito Tsuru;Teiichiro Matsuzaki;Isao Watanabe;Kazuyuki Shimizu;and Hiroyuki Toda
  • 通讯作者:
    and Hiroyuki Toda
Identification of Hydrogen Trapping in Aluminum Alloys Via Muon Spin Relaxation Method and First-Principles Calculations
  • DOI:
    10.1007/s11661-023-07024-w
  • 发表时间:
    2023-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T. Tsuru;K. Nishimura;Kenji Matsuda;N. Nunomura;T. Namiki;Shou-Wei Lee;W. Higemoto;T. Matsuzaki;M. Yamaguchi;K. Ebihara;K. Shimizu;H. Toda
  • 通讯作者:
    T. Tsuru;K. Nishimura;Kenji Matsuda;N. Nunomura;T. Namiki;Shou-Wei Lee;W. Higemoto;T. Matsuzaki;M. Yamaguchi;K. Ebihara;K. Shimizu;H. Toda
ミュオンスピン緩和法と第一原理計算を利用したアルミニウム合金中の水素トラップ機構の解明
使用μ子自旋弛豫方法和第一性原理计算阐明铝合金中的氢捕获机制
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tsuru Tomohito;Nishimura Katsuhiko;Matsuda Kenji;Nunomura Noiro;Namiki Takahiro;Lee Seungwon;Higemoto Wataru;Matsuzaki Teiichiro;Yamaguchi Masatake;Ebihara Kenichi;Shimizu Kazuyuki;Toda Hiroyuki;西村克彦,松田健二,並木孝洋,布村紀男,髭本亘,都留智仁,戸田裕之,清水一行
  • 通讯作者:
    西村克彦,松田健二,並木孝洋,布村紀男,髭本亘,都留智仁,戸田裕之,清水一行
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西村 克彦其他文献

Optimization of Mechanical Properties in Aluminum Alloys <i>via</i> Hydrogen Partitioning Control
<i>通过</i>氢分配控制优化铝合金的机械性能
  • DOI:
    10.2355/tetsutohagane.tetsu-2018-083
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    戸田 裕之;山口 正剛;松田 健二;清水 一行;平山 恭介;蘇 航;藤原 比呂;海老原 健;板倉 充洋;都留 智仁;西村 克彦;布村 紀男;李 昇原;土屋 大樹;竹内 晃久;上杉 健太朗
  • 通讯作者:
    上杉 健太朗
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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Cu基三元系合金を用いて作製した超伝導Nb3Sn線材のミクロ組織に対するTi添加の影響
添加Ti对铜基三元合金超导Nb3Sn线材显微组织的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    李 昇原;川向 大地;菱沼 良光;土屋 大樹;西村 克彦;會田 哲夫;菊池 章弘;S. Mikmekova;谷口 博康;松田 健二
  • 通讯作者:
    松田 健二
バンド計算を用いたPd-M(Cu, Ag, Au)の水素化物組成の評価
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    原 正憲;赤丸 悟士;渡辺 国昭;松山 政夫; 布村 紀男;西村 克彦
  • 通讯作者:
    西村 克彦

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    2019
  • 资助金额:
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    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 2.58万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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开发一种在原子水平上检测氢与晶格缺陷之间动态相互作用的新方法及其在克服氢脆方面的应用
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    22360293
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 2.58万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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知道了