高温ナトリウムによるセラミックスの曲げ強度変化; 000時間のナトリウム浸漬による影響

Changes in the fulexural strength of engineering ceramics after high temperature sodium corrosion test; Influence after sodium exposure for 1000 hours

林 和範; 加納 茂機; 小峰 龍司; 舘 義昭  ; 平川 康 ; 吉田 英一

not registered; Kano, Shigeki; not registered; Tachi, Yoshiaki; Hirakawa, Yasushi; Yoshida, Eiichi

セラミックス材料は、金属材料に比べ、高強度、高硬度、高温強度が大きいなど、構造材料として魅力的な性質を持っている。セラミックスを高速炉環境に適用することを考えた場合、ナトリウムとの共存性およびナトリウムによる機械的性質変化の評価が必要である。今回、焼結セラミックスである'Al2O3(従来材および高純度材)、SiC、SiAlONおよびAIN、並びに一方向凝固セラミックスであるAl2O3/YAG共晶材について、ナトリウム浸漬後の機械的性質変化を調べることを目的に、823K(550)または923K(650)のナトリウム中に3.6Ms(1000時間)浸漬した試験片の曲げ試験を実施した。823K(550)のナトリウム浸漬試験片において、Al2O3(従来材、高純度材共に)、AIN、Al2O3/YAG共晶材においては、曲げ強度変化は見られなかった。これに対し、SiCおよびSiAlONでは曲げ強度の低下が見られた。923K(650)のナトリウム浸漬試験において、AINおよびAl2O3/YAGでは曲げ強度に変化は見られなかった。これに対し、Al2O3(従来材、高純度材共に)およびSiCにおいて、試験試験片の表面観察から粒界腐食が見られ、曲げ強度の低下が見られた。またSiAlONにおいて、曲げ強度の上昇が見られた。今後は、特に、曲げ強度の変化が見られなかった材料につき、さらに長時間の浸漬試験を行う必要がある。また、曲げ強度が上昇したSiAlONについては、そのメカニズムを解明する必要がある。

Engineering ceramics have excellent properties such as high strength, high hardness and high heat resistance compared with metallic matelials. To apply the ceramic in fast reactor environment, it is necessary to evaluate the sodium compatibility and the influence of sodium on the mechanical properties of ceramics. In this study, the influence of high temperature sodium on the mechanical properties of sintered ceramics of conventional and high purity AlO, SiC, SiAlON, AlN and unidirectional solidified ceramics of AlO/YAG eutectic composite were investigated by means of flexure tests. Test specimens were exposed in liquid sodium at 823K and 923K for 3.6Ms. There were no changes in the flexural strength of the conventional and high purity AlO, AlN and AlO/YAG eutectic composite after the sodium exposure at 823K. On the contrary, the decrease in the flexural strength was observed in SiC and SiAlON. After the sodium exposure at 923K, there were also no changes in the flexural strength of AlN and AlO/YAG eutectic composite. In the conventional and high purity AlO and SiC, the flexural strength decreased and signs of grain boundary corrosion were detected by surface observation. The flexural strength of SiAlON after the sodium exposure at 923K increased instead of severe corrosion. In the specimens those showed no changes in the flexural strength, further exposure in sodium is needed to verify whether the mechanical properties degrade or not. For SiAlON, it is necessary to clarify the reason for the increased strength after the sodium exposure at 923K.