>>下部で、装置の紹介をしています。
応力腐食割れ萌芽形成・発生過程の視覚化技術と発生機構の解明
応力腐食割れ（SCC）は、しばしば構造物の寿命を支配する、考慮すべき重要な劣化モードの一つである。SCCは発生過程と進展過程に大別されるが、構造 物の寿命の大半を占めるのは発生過程(潜伏期)であるため、SCC発生メカニズムの解明が強く求められている。当研究室で開発された『割れ萌芽の形成から 微視き裂の発生・初期進展までを連続的にモニタリング可能な視覚化技術』を用いて、SCC発生機構の解明に取り組んでいる。
ステンレス鋼溶接部のSCC停留メカニズムと低温時効の影響評価
沸騰水型軽水炉の低炭素ステンレス鋼製再循環系配管におけるSCC事例の中には、母材硬化部から発生したき裂が溶接金属まで進展しているものが見つかって いるが、き裂は溶融境界近傍で停留あるいは進展遅延するとの報告がある。当研究室では、溶融境界近傍特有の組織的特徴（島状δ−フェライトの分布形態）に 着目したSCC停留メカニズムを提案している。一方で、SCC停留に重要な役割を果たすと考えられるδ−フェライトが、炉水温度域においても長時間の時効 によってはスピノーダル分解を起こし靱性低下につながる可能性を指摘しており、耐SCC性と低温時効の関連を調査中である。
ニッケル基合金／低合金鋼溶接部での応力腐食割れ停留・進展メカニズム
国内の沸騰水型軽水炉の下部シュラウドサポートと原子炉圧力容器を繋ぐ溶接金属（Ni基合金）でSCCが顕在化している。き裂は低合金鋼製圧力容器には達 していないものの、原子力発電プラントが高経年化しつつある現状を鑑みれば、その健全性を評価する上でNi基合金溶接金属／低合金鋼溶融境界における SCC進展挙動を明らかにすることが重要である。当研究室では、多層溶接時の熱サイクルに依存して決定される溶融境界近傍組織の特徴が、き裂停留・進展挙 動に影響を与える材料側因子であることなどを指摘している。
流れ加速型腐食の材料・環境パラメータ影響評価とモデル化
プラントの炭素鋼配管において、流れ加速型腐食（FAC）による減肉が問題となっている。FACとは、鉄の溶解が流れの作用によって加速される現象であ り、流動・環境・材料に関する多くの因子が関与する複雑な現象である。当研究室では、FAC試験により減肉速度に及ぼす各種パラメータの影響を評価すると 共に、酸化皮膜の特徴抽出に基づきFAC減肉機構のモデル化に取り組んでいる。
経年劣化感受性の低い構造材料の開発
当研究室で提案している「低炭素ステンレス鋼溶融境界における応力腐食割れ停留メカニズム」に基づいて、適切にステンレス鋼成分のCr当量／Ni当量比と 凝固速度のコントロールすることで耐SCC性に優れた組織を有するステンレス鋼が実現可能と着想し、対策材の試作ならびにSCC感受性評価に取り組んでい る。
エネルギープラント構造部材を対象とした疲労損傷の検出技術ならびに評価手法の開発
機械材料、構造物等の健全性を評価するため、感度良く塑性予ひずみを検出・定量化する手法が求められている。当研究室では、予ひずみを付与されたオーステナイト系ステンレス鋼に特定の条件下で定電位エッチングを施すことで、塑性変形によって形成された変形双晶をエッチング痕として現出させることに成功し、エッチング痕密度と塑性ひずみエネルギーによる整理で単軸予ひずみと低サイクル疲労によるダメージが統一的に評価出来る可能性を見いだしている。
超臨界水冷却炉燃料被覆管候補材の酸化動力学評価と炉内設計へのフィードバック  

第４世代炉として期待されている超臨界圧水冷却炉の設計・開発プロジェクトに参画しており、当研究室では炉内最高温度部位近傍を想定した温度範囲において、燃料被覆管の候補材料（オーステナイト系耐食合金など）の水蒸気酸化動力学の評価を行い、酸化速度則ならびに酸化速度定数の温度依存性・酸素分圧依存性などの設計に寄与する基盤データを得るための研究を行っている。
渡辺研究室で活躍している装置を、先輩達がご紹介しましょう！
応力・環境・材料の3条件の組み合わせによって、ステンレス鋼などの耐食合金にき裂が発生・進展する現象が応力腐食割れ（SCC）です。この装置と当研究室で開発された視覚化技術を用いて、SCCのごく初期段階における数マイクロメートル単位のき裂萌芽の発生位置・規模に関する情報を定量的にリアルタイム観測することで、SCC発生メカニズムの解明に取り組んでいます。
金属材料の腐食は電気化学反応であることから、電気化学測定装置を用いて試料の腐食挙動や腐食特性が評価可能である。また、同装置を用いて粒界等の特定の組織を優先的に溶かして現出させたり（エッチング）、試料全面を溶解させて表面を平滑に仕上げる（電解研磨）など、その用途は多岐にわたる。
「水蒸気酸化試験装置」と構成は似ていますが、ガス中のわずかな水分を除去するためのコールドトラップ、極低酸素ポテンシャルを実現するための酸素ゲッター、装置内を高真空に維持できるターボ分子ポンプを備えているため、極めて精度の高い酸化試験が実施可能です。
超臨界水中での耐食合金の腐食試験に用いている。2つの反応容器を有しており、2種類の温度条件下の試験を同時に行うことが出来る。（最高使用温度：650℃ならびに700℃、最高使用圧力：25MPa）
荷重制御装置が取り付けられたオートクレーブで、高温高圧水中で低ひずみ速度引張（SSRT）試験やCT試験片を用いたき裂進展試験が実施可能である。（最高使用温度：330℃、最高使用圧力：15MPa）

材料組織や破面の顕微鏡観察は研究の基本であり、対象に応じて用いる顕微鏡を選択する必要がある。当研究室では、比較的低倍率（数〜数十倍）で観察するための実体顕微鏡、数十〜数百倍の観察に適し、簡易偏光等の機能を有した金属顕微鏡、そして被写界深度が深く、3D表示やタイマー撮影などの機能を有したデジタルマイクロスコープを用いている。
微小なてこ(カンチレバー)を用いて試料表面を走査し、てこ先端に設置された探針と試料の間に生じる力(原子間力)をカンチレバーのたわみから求めることで、試料表面のナノメートル・スケールの凹凸を計測する顕微鏡。
適切に水質調整した高純度水を蒸気発生器に導入し、広範な酸素ポテンシャル下における過熱水蒸気（主に400〜800℃）中酸化試験が可能です。耐食合金の酸化速度評価に加え、ひずみを付与した試験片を用いることで割れ感受性の評価も可能です。
水蒸気導入ユニットを備えた熱天秤です。雰囲気ガスの流量や湿度がPC制御されるので、様々な環境中における試料の重量変化をリアルタイムで測定可能です。（最高使用温度：1600℃）
高温高圧水環境（超臨界水含む）での腐食試験に用いている。本装置の特徴は複数の薬液注入ラインを有し、装置の腐食を防ぐためにTi基合金とNi基合金から構成される2重管方式の予熱器を採用するなど、腐食性の高い環境下における試験に適していることである。（最高使用温度：550℃、最高使用圧力：60MPa）
 
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