【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.10】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24KT2505
利用課題名 / Title
SUS316 鋼の引張変形過程における転位密度モニタリング
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）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
SUS316L鋼,転位密度,電気抵抗率,X線回折/ X-ray diffraction,電子顕微鏡/ Electronic microscope,燃料電池/ Fuel cell,水素貯蔵/ Hydrogen storage
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)
木下 勝之
所属名 / Affiliation
京都大学 大学院エネルギー科学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
本田悠晟
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
高橋英樹,佐藤政司
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
KT-310：X線回折装置
KT-302：分析走査電子顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
燃料電池，水素ステーションや原子力発電所といったエネルギー機器にとって非常に重要な材料である SUS316L 鋼の疲労過程は，転位密度の増加，マイクロクラックの発生と進行からマクロクラックの発生と続き，破壊に至る．本研究は，電気抵抗率や透磁率といった電磁気特性を介して疲労過程をモニタリングできるシステムの開発を目指した研究の一部である．システムを開発するためには，電気抵抗率と転位密度の関係が必要だが，SUS316L 鋼に関しては，研究例が見られない．そこで本研究では，引張変形を与えた SUS316L 鋼試験片の転位密度を X 線回折によって計測し，電気抵抗率との関係を調査した．さらに SEM-EBSD 計測を行い，局所方位差分布図を用いて，転位密度分布を調査した．
実験 / Experimental
試験片は，市販の SUS316L 鋼を用い，引張試験機を用いて，10%，30%，50％のひずみを負荷後除荷したものを用いた．試験片の回折強度曲線は，X 線回折装置（SmartLab，株式会社リガク、KT-310）を用いて測定した．入射 X 線には CuKα線を用い，管電圧と管電流をそれぞれ 45kV と 200mA とした．転位密度は， modified Williamson-Hall 法(mWH 法)および modified Warren-Averbach 法(mWA 法)を用いて算出した．試験片の転位密度分布を調べるために，分析走査電子顕微鏡（SU-6600，株式会社日立ハイテクノロジーズ、KT-302）と Flamenco HKL EBSD（Oxford Instruments 社）を用いて，局所方位差分布図を作成した．
結果と考察 / Results and Discussion
図１にX 線解析装置で計測された最大ひずみ 50%試験片の回折強度曲線の一例を示す．さらに図２に最大ひずみ１０％，３０％，５０％試験片で計測された電気抵抗率と，回折強度曲線から算出された転位密度の関係を示す．転位密度の増加とともに電気抵抗率は増加しており，ほぼ線形の関係を示すことが見て取れる．その傾きは 17.6×10−16[nΩm3]であり，BCC 鉄の 12.6×10−16[nΩm3]に近い値が得られた．ただし，この結果には電気抵抗率に対する空孔密度の影響が加味されていないので今後検討が必要である．次に表１に SEM-EBSD で作成された局所方位差分布図を示す．色の濃い領域が転位による局所ひずみが生じている領域である．最大ひずみの増加とともに色の濃い領域が増えて，転位密度が増加するが，ほぼ結晶粒内に均一に存在していることがわかる．
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１ 最大ひずみ 50%SUS316 試験片の X 線回折強度曲線
図 2 SUS316L 試験片の電気抵抗率と転位密度の関係
表１ 最大ひずみ０，３０，５０％試験片の局所方位差分布図
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.
- 本田 悠晟，木下 勝之，今谷 勝次，”電気抵抗率を用いた SUS316L 鋼の転位密度推定システムの開発”， 日本機械学会関西支部第 100 期定時総会講演会(堺)，2025/3/20.
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