水素環境下でのき裂先端における塑性変形領域局所化の再現を目的とした新たな構成方程式の提案と水素脆化メカニズムへの応用

摘要

水素環境において鉄鋼材料の破壊じh性が大気中と比較して低下することは一般に認められており水素脆化と呼ばれる．ミクロ的には水素の存在により転位間の相互作用が弱まるという延性的な性質を示す．しかし，マクロ的には水素環境下でき裂材が大気中に比べ脆性的に破断する．ミクロとマクロで相矛盾する現象を説明するため，き裂での塑性変形領域が局所化し，材料の破壊じh性が低下すると説くHELP(Hydrogen Enhanced Localized Plasticity)理論が近年支持を得ている．き裂先端周辺の水素拡散解析に関しては，Sofronisらによる解析手法に関する研究や，Kromらが行なった水素拡散解析など，複数の研究がなされている．しかしこれまでの研究において，大気中に比べ水素環境下で，き裂先端において顕著に塑性ひずみ量が増加した解析例はない．き裂先端において転位の著しい増加が観察されたという実験結果との整合性が悪い．そこで，本研究では，き裂先端における塑性変形領域の局所化を再現することを目的とし，新たな構成方程式を提案する．その後，水素脆化メカニズムの提案と，提案した構成方程式を用いたメカニズムの検証を行なう．