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研究内容

Keywords

構造・機能材料

出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。

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所属学会

日本鉄鋼協会, 低温工学・超電導学会, 日本金属学会

構造材料研究センター
タイトル

極限環境における金属材料の力学特性評価と変形・破壊

キーワード

極低温,水素,金属材料,力学特性,変形,破壊,中空試験片, 試験設備, データシート

概要

① 液化水素サプライチェーン構築、②核融合原型炉研究開発、③液体ロケットエンジン開発 に係わる金属材料について、極低温ならびに高圧水素ガス環境といった極限環境での力学特性を評価するとともに、変形・破壊に関する研究を遂行している。

新規性・独創性

極低温、高圧水素ガス、極低温かつ高圧水素ガス環境における力学特性評価
中空試験片を用いた高圧水素ガス環境における引張試験法と疲労試験法の確立と規格化
液化水素関連機器の研究開発を支える材料特性評価試験設備の整備
極限環境材料データシート, 宇宙関連材料強度データシート

内容

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① 極低温試験設備群
液体ヘリウム温度(4 K)と極低温ヘリウムガス雰囲気(例えば20K)で引張試験、破壊靭性試験、疲労試験が可能。液体ヘリウムの再凝縮装置を有しているため、液体ヘリウムの補給無しで、長時間の疲労試験も可能。本試験機群は、核融合原型炉用の極低温用構造材料
に関する研究、液体ロケットエンジン材料に関する研究にも貢献している。

② 中空試験片を用いた高圧水素試験法
丸棒試験片試験片長手方向に加工した細穴に高圧水素を封入して引張、疲労試験を行う。従来の高圧容器を用いる方法に比べ簡便で、試験時間を短縮できるため低コストで試験が可能。試験片周囲がフリーのため温度調整など環境制御が容易。現在は、中空試験片を用いた低ひずみ速度引張試験法と疲労試験法について規格化を進めている。

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まとめ

上記試験設備を用いた研究に加え、水素供給コスト低減のための技術確立に資するため、液化水素下での材料信頼性評価に新たに取り組んでいる。液化水素関連設備で使用される材料が曝される環境を具備し、材料特性評価を可能とする試験設備の設計・開発を行っている。また、当該材料に関する規格化・規制見直し・新材料開発を加速するために、研究に裏打ちされた材料データベース基盤を構築する。

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