【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.08】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22KT0038

利用課題名 / Title

ナノ～マクロを繋ぐトモグラフィー：界面の半自発的剥離

利用した実施機関 / Support Institute

京都大学 / Kyoto Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

アルミニウム合金,水素脆化,擬へき開破壊,電子顕微鏡/Electron microscopy,表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

平山 恭介

所属名 / Affiliation

京都大学 大学院工学研究科材料工学専攻

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

山口　睦

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

KT-403：モノクロメータ搭載低加速原子分解能分析電子顕微鏡

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

これまでには我々は、Al-Zn-Mg合金の強化相である時効析出物粒子h相（MgZn2）の界面に水素が濃化することで界面の半自発的剥離が発現することを第一原理計算により明らかにしている。この析出物界面の剥離が、水素による擬へき開破壊のメカニズムであるということを間接的な実験結果より提案しているものの、実際に界面の剥離を直接観察するには至っていない。また、界面の剥離がどのようにミクロ損傷へと繋がっているかも不明である。そこで、本研究では、界面剥離といったナノスケール挙動と亀裂進展といったマクロスケール水素脆化との繋がりを実験的に明らかにする。

実験 / Experimental

試料には、Al-4.1mass%Zn-1.8mass%Mg三元系合金を用いた。均質化処理および溶体化・時効処理を施した後、ワイヤーカット放電加工により、微小引張試験片への加工と水素チャージを同時に行った。引張試験を行った後の破断面の擬へき開破面の領域から集束イオンビーム（FIB）により薄膜試料を作製した。透過電子顕微鏡（TEM）観察の前にFIB加工によるダメージ層除去を目的としたイオンミリングを施した。TEM観察には収差補正走査/透過電子顕微鏡（JEM-ARM200F）を用いた。

結果と考察 / Results and Discussion

図1で示した引張試験後の破断面において水素の影響によって形成された擬へき開破面が観察された。その破面からサンプリングしTEM観察を行った結果が図2である。破面には破壊後に形成されたと考えられる酸化物層が存在しており、灰色の領域がAl母相、白い塊状の物体が析出物である。破面直下に球状もしくは棒状とも異なる形態の析出物が観察されており、これらは元の母相との方位関係が崩れているためだと考えられる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1 引張試験後の破断面。擬へき開破面（点線）

図2 破面直下のHAADF像

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件