11/13 金属材料の水素分析手法、評価方法、水素脆化メカニズム、およびその抑制手法

金属材料の水素分析手法、評価方法、水素脆化メカニズム、およびその抑制手法

金属と水素の物理化学的相互作用の基礎と金属材料中の水素分析方法、水素脆化評価方法
最新の研究、国際的な動向から考える水素脆化の抑制指針

講師

上智大学 理工学部 機能創造理工学科 教授　高井 健一 氏
【関連テーマにおけるこれまでの役職など】
　2005年～2007年 日本鉄鋼協会「材料中の水素状態分析法標準化の基盤構築フォーラム」主査
　2007年～2009年 日本鉄鋼協会「水素脆化研究の基盤構築フォーラム」主査
　2009年～2013年 日本鉄鋼協会「水素脆化研究の基盤構築研究会」座長
　2015年～2018年 日本鉄鋼協会「水素脆化の基本要因研究会」座長
　2019年～2021年 日本鉄鋼協会「水素脆化の基本要因研究会」鉄鋼研究プロジェクト 主査
　2022年～2025年 日本鉄鋼協会「水素脆化評価法に必須の要素技術の抽出研究会」主査

セミナー趣旨

水素脆化とは水素と応力により材料が脆くなる現象であり、近年、水素脆化に対する知見が強く求められています。例えば、環境問題を背景に、輸送 機器の軽量化のため材料の高強度化が求められていますが、材料を高強度化するほど水素脆化感受性が高まり、突然の破壊が危惧されます。また、水素をエネルギーとする燃料電池システムは次世代エネルギーの主役として期待されていますが、燃料電池自動車のタンクや水素ステーションでは極めて過酷な水素環境で材料が使用される傾向にあり、安全性と信頼性の確立が急務といえます。

　本セミナーでは、金属と水素の物理化学的相互作用の基礎を平易に解説し、金属材料中の水素分析方法の特徴・注意点、および水素脆化評価方法について説明します。また、各種金属材料の水素脆性に関する過去および最新の研究、国際的な動向を理解し、その抑制手法の指針、そして水素脆化全般の基礎知識習得を目指します。

セミナー講演内容

１．金属と水素の物理化学的性質の基礎事項
　1.1 金属（bcc、fcc、hcp）中の水素の固溶
　1.2 金属表面での水素の吸着、侵入過程
　1.3 金属中の水素拡散
　1.4 Fickの第一法則
　1.5 Fickの第二法則
　1.6 金属中の水素トラップサイト

２．水素添加方法とその注意点
　2.1 浸漬法
　2.2 陰極電解水素チャージ法
　2.3 高圧ガス環境暴露法
　2.4 ジーベルツ則

３．水素分析方法の特徴・注意点
　3.1 昇温脱離法
　3.2 水素可視化方法

４．水素脆化評価方法
　4.1 引張試験
　4.2 定荷重試験
　4.3 平滑試験片、切欠き試験片

５．水素脆化破壊の特徴
　5.1 ひずみ速度
　5.2 試験温度
　5.3 水素存在状態
　5.4 破壊形態
　5.5 き裂の発生
　5.6 き裂の進展

６．水素脆化メカニズム
　6.1 内圧説
　6.2 格子脆化説
　6.3 局部変形助長説
　6.4 空孔凝集説

７．金属中の水素存在状態と脆化メカニズム解明へ向けた最近の研究
　7.1 水素存在状態と水素脆化
　7.2 水素存在状態と水素脆化の試験温度依存性

８．水素脆化メカニズムに立脚した水素脆化抑制指針

□ 質疑応答 □

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