Mitigation and promotion of hydrogen environment embrittlement by controlling electron density on material surface

本年度は計画通り，材料表面の自由電子密度を制御可能な水素ガス中材料試験機の開発を行った．本試験機では電場内で生じる静電誘導を用いて材料表面の自由電子密度を変化させることを試みることとした．そこで試験片を２枚の極板で挟み込み，極板に電圧を付与することで極板間に電場を発生させる機構とした．電子密度の影響をより顕著にするためには，材料表面の電子密度の変化量を大きくする必要がある．そのためには極板間に強い電場を発生させる必要がある．強い電場を発生させるためには極板に負荷する電圧を上昇させる，もしくは，極板と試験片の間の距離を小さくすればよい．しかし，負荷電圧を上げすぎる，もしくは，極板と試験片の距離を小さくしすぎると絶縁破壊を生じてしまう．本研究では極板と試験片の間には水素ガスが存在し，水素ガスの絶縁破壊電圧は1550 V/mmである．極板と試験片の距離を0.5ｍｍ程度にすることとし，絶縁破壊電圧ぎりぎりの電圧を付与できる電源（松定プレシジョン製HJPR-10P3）を選定し購入した．次に，試験機の設計を行った．類似の試験機を過去にも設計・製作した経験を活かして行った．その後，必要な部品，加工品，機器を発注した．しかし，近年の半導体不足のせいか，納期が非常に長い（１年近くかかるものもある）機器が複数あり，いまだ納品されていないものがいくつかある．当初の計画では本年度中に試験機を完成させる計画であったが，そのような理由で試験機は未完成の状態となっている．残りの機器も2023年４月中には納品される予定であるため，必要な機器が揃い次第，試験機の組立てを行う．

本年度は計画通り，材料表面の自由電子密度を制御可能な水素ガス中材料試験機の開発を行った．本試験機では電場内で生じる静電誘導を用いて材料表面の自由電子密度を変化させることを試みることとした．そこで試験片を２枚の極板で挟み込み，極板に電圧を付与することで極板間に電場を発生させる機構とした．電子密度の影響をより顕著にするためには，材料表面の電子密度の変化量を大きくする必要がある．そのためには極板間に強い電場を発生させる必要がある．強い電場を発生させるためには極板に負荷する電圧を上昇させる，もしくは，極板と試験片の間の距離を小さくすればよい．しかし，負荷電圧を上げすぎる，もしくは，極板と試験片の距離を小さくしすぎると絶縁破壊を生じてしまう．本研究では極板と試験片の間には水素ガスが存在し，水素ガスの絶縁破壊電圧は1550 V/mmである．極板と試験片の距離を0.5ｍｍ程度にすることとし，絶縁破壊電圧ぎりぎりの電圧を付与できる電源（松定プレシジョン製HJPR-10P3）を選定し購入した．次に，試験機の設計を行った．類似の試験機を過去にも設計・製作した経験を活かして行った．その後，必要な部品，加工品，機器を発注した．しかし，近年の半導体不足のせいか，納期が非常に長い（１年近くかかるものもある）機器が複数あり，いまだ納品されていないものがいくつかある．当初の計画では本年度中に試験機を完成させる計画であったが，そのような理由で試験機は未完成の状態となっている．残りの機器も2023年４月中には納品される予定であるため，必要な機器が揃い次第，試験機の組立てを行う．