【受講対象者】
自動車、建設・インフラ、電力、ガス、石油、新エネルギー、プラント・エンジニアリング、材料メーカー等において、水素脆化について興味、関心を持つ初学者から、実際の業務で課題のある方まで。
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【習得知識】
・金属と水素の物理化学的性質の基礎
・水素分析手法の種類と用い方
・遅れ破壊・水素脆化のメカニズム
・水素脆化を抑制するための考え方、方法
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【講演の概要】
水素脆化とは、水素と応力の相互作用によって材料が脆化し、破壊に至る現象であり、近年では多様な製品・構造物において重要な課題となっている。とりわけ、低炭素・脱炭素社会の実現に向けて輸送機器の軽量化が進められる中、材料の高強度化が強く求められている。しかしながら、一般に材料は高強度化するほど水素脆化感受性が増大し、予期せぬ破壊を引き起こす危険性が高まる。また、水素は次世代エネルギーキャリアとして期待されており、燃料電池車や水素ステーションなどでは極めて過酷な水素環境下で材料が使用されるため、安全性および信頼性の確保が喫緊の課題となっている。
本講演では、これらの課題を理解・克服するために必要な水素脆化の基礎知識の修得を目的とする。前半では、金属中の水素の存在状態や拡散挙動など、金属-水素系に関する物理化学的基礎について解説する。後半では、実務上重要となる水素添加法、水素分析法、水素脆化評価法を体系的に紹介し、水素脆化現象の特徴を整理する。さらに、国内外で提唱されてきた代表的な水素脆化メカニズムについて、その発展の経緯を含めて概説し、最後に、水素脆化抑制に向けた材料設計および評価の指針について平易に解説する。
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【プログラム】
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(Fickの第一法則、Fickの第二法則、)
1.4 金属中の水素トラップサイト
2.水素添加方法
2.1 電解水素チャージ
2.2 浸漬法
2.3 水素ガス環境暴露法
3.水素脆化メカニズム
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 低速度引張試験
4.2 定荷重試験
4.3 き裂の発生・き裂の進展
5.水素脆性破壊の特徴
5.1 試験温度の影響
5.2 ひずみ速度の影響
5.3 水素存在状態の影響
5.4 硬さ・引張強さの影響
5.5 析出物の影響
5.6 応力緩和の影響
5.7 水素脆化破壊の破壊形態
6.水素脆化機構
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 転位と水素の相互作用
7.2 水素存在状態と水素脆化の関係
8.水素脆化メカニズムに立脚した水素脆化抑制指針
9.質疑応答(適宜)
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