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安堂 正己; 谷川 博康; 芝 清之; 實川 資朗; 幸野 豊*; 香山 晃*; Li, M.*; Stoller, R. E.*
日本金属学会誌, 71(7), p.559 - 562, 2007/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Metallurgy & Metallurgical Engineering)本研究では、各種低放射化フェライト鋼の小型圧力管試験片を用い、5dpa, 300/500
CまでHFIRで照射された圧力管の径変化を測定することにより、照射下クリープデータの解析を行った。300C, 5dpaにおいては、周応力と歪量の関係は各鋼類似の傾向となった。周応力300MPa以下までは、照射クリープ歪はほぼ一定の割合で増加した。また、より高い応力条件(400MPa)では、急激な歪量の増加が見られた。最も歪量が大きかったのは周応力400MPaのJLF-1鋼であり、0.24%となった。この原因のひとつとして、JLF-1鋼の照射前の強度が低かったことが考えられる。またボロン,マンガン添加材については、今回の条件では無添加鋼と比べて、特に顕著な相違は見られなかった。500C, 5dpa照射材においては、高応力側の試験片は破損していたが、おおむね150MPa以下では周応力と歪の関係は直線関係にあることがわかった。
若井 栄一; 安堂 正己; 沢井 友次; 大貫 惣明*
Materials Transactions, 48(6), p.1427 - 1430, 2007/06
被引用回数：7 パーセンタイル：45.38(Materials Science, Multidisciplinary)F82H鋼の照射硬化に及ぼすヘリウムと水素の効果をTIARAイオン照射実験によって調べた。照射は500Cにて50dpaまで、鉄とヘリウムの2重イオン同時照射又は、鉄とヘリウムと水素の3重イオン同時照射を行った。HeとHの注入比は15appm-He/dpa及び15(150)appm-H/dpaで行った。照射後、微小硬さ測定を行った結果、2重同時照射した試料では、18dpaで材料の軟化が観察され、50dpaで軟化から硬化に特性が転じることがわかった。また、3重イオン照射した試料の硬さは、2重イオン照射した場合より、硬化することがわかった。この効果は水素の量の増加に伴い、促進することがわかった。
谷川 博康; 澤畠 篤司; Sokolov, M. A.*; 榎本 正人*; Klueh, R. L.*; 香山 晃*
Materials Transactions, 48(3), p.570 - 573, 2007/03
被引用回数：22 パーセンタイル：71.95(Materials Science, Multidisciplinary)核融合炉構造材料の第一候補材料として期待される低放射化フェライト鋼は、照射後にも高い靱性を有することが求められる。本研究では、延性脆性遷移領域において散発的に低靱性を示す傾向のある低放射化フェライト鋼F82H IEAヒート材について、その要因と考えられる微細組織、及びその微細組織と靱性特性との相関について、特に介在物に着目して調査を行った。その結果、本来MX析出物の析出による耐熱性向上をねらって投入されたTaが、Ta酸化物あるいはアルミナとの複合介在物を形成し、その結果としてF82Hの靱性特性に影響を及ぼしている可能性が明らかになった。
澤畠 篤司; 谷川 博康; 芝 清之; 榎本 正人*
日本金属学会誌, 71(2), p.244 - 248, 2007/02
被引用回数：1 パーセンタイル：13.06(Metallurgy & Metallurgical Engineering)核融合炉用構造材料の第一候補材料である低放射化フェライト鋼F82Hの重要な課題の一つとして照射脆化の問題がある。現在、脱酸剤として添加したAlがTaと介在物を形成すること、介在物が靱性低下の原因となっていること、またTiが靭性低下を招くことが明らかになりつつある。そこでTiの靭性低下の原因と介在物形成との関係を調べるために、Tiをなるべく含んでいない高純度材と一般純度材のF82鋼を用いてシャルピー衝撃試験,微細組織観察・分析(FE-SEM)を行った。高純度材,低純度材ともにAl
O
とTaO
の複合介在物, AlOを含まないTaO介在物が観察された。また、複合介在物のTaO部分にはTi, Vが含まれており、一般純度材の介在物は全体的にTiのEDSピークが高かった。また、高純度材には1
m以下のTaO介在物が多く、一般純度材で多く見られた複合介在物はほとんどなかった。シャルピー衝撃特性は高純度(-64C)が一般純度材(-16C)よりも低いDBTTを示すことから、不純物元素であるTiの低減は複合介在物を減少と、良好な衝撃特性を得るには有効な手段であると考えられる。
中田 隼矢; 谷川 博康; 芝 清之; 駒崎 慎一*; 藤原 幹夫*; 幸野 豊*; 香山 晃*
日本金属学会誌, 71(2), p.239 - 243, 2007/02
被引用回数：4 パーセンタイル：33.15(Metallurgy & Metallurgical Engineering)本研究では、靱性の改善などを目的に製作されたF82H mod3について、靱性改善などの処理がクリープ強度へ及ぼす影響について検討を行った。F82H mod3のクリープ試験を行った結果、F82H IEA-heatと比べ、高応力短時間側の試験結果では著しい強度低下が認められた。これは、低放射化と高純度化の観点から窒素量を減じた(mod3:0.0014%, IEA-heat:0.0060%)ことが要因として考えられる。一方で、負荷応力を下げると破断時間が大幅に長時間側にシフトする傾向が確認された。この結果より、長時間側では両鋼の強度差はほとんどなくなるものと考えられる。両鋼の析出物を抽出残差法によって解析した結果、IEA-heatでは高温域の試験後に析出物が減少しているものの、mod3では析出物の量はほとんど変わらなかったことが確認された。これら、析出物とクリープ特性の関係について検討を行った。
土谷 邦彦; 石田 卓也; 河村 弘
no journal, ,
Be-Ti合金(
Be相とBe
Ti相が混在している組織)について、鉄基合金であるSUS316及びF82Hとの両立性試験を行い、接触界面における反応層厚さ評価及び反応生成物の同定によりBeの拡散現象を調べた。その結果、SUS316側にBeの進入による反応層及び拡散層が形成された。反応層中に存在する反応生成物はおもにBeFe相であり、加熱温度の上昇とともに、拡散則に則って反応層厚さは大きくなった。拡散層中にはBeFe相,BeNi相,Be相,Fe-Cr相等の混在している相であった。特に、Beが凝集している部分が点在していた。以上の知見から、Be-Ti合金中のBeが選択的に鉄基合金中に拡散することがわかった。また、SUS316側の拡散層中には空孔集合体は観察されなかったことから、本実験の範囲では、相互拡散におけるカーケンドル効果によって生じる空孔集合体は観察されないことがわかった。
O
の溶解特性佐野 浩行*; 藤澤 敏治*; 佐川 洋介*; 古川 智弘; 青砥 紀身
no journal, ,
Pb-Bi共晶合金(LBE)を冷却材として用いた炉システムにおける課題のひとつに、LBEによる冷却配管材料の腐食がある。これを防止するため、酸素分圧を制御し管内壁に酸化物層を形成させ、それを保護膜とすることが考えられている。この場合、鋼成分(Fe,Cr)の溶解が腐食を支配する。本研究では(Fe,Cr)OのLBE中における溶解特性を調査し、酸化物保護層が安定的に形成される条件を検討した。
Kim, S.-W.*; Kim, D.-H.*; 谷川 博康; 廣瀬 貴規; 香山 晃*; 鳴井 實*
no journal, ,
F82H鋼の低サイクル疲労挙動に及ぼす中性子照射の影響について調べた。また、微細組織観察により疲労亀裂の進展挙動を明らかにすることを目的とした。供試材はF82H鋼IEAヒート材(8Cr-2W, V, Ta)を用い、試験片は微小砂時計型疲労試験片(SF-1)である。照射温度は、363K及び573Kであり、照射量は0.02dpaである。中性子照射による低サイクル疲労特性を調べた結果、照射温度にかかわらず、応力振幅は増加し、塑性ひずみ振幅は減少したが、繰返し軟化挙動及び塑性ひずみ振幅の変化は、非照射材において認められた傾向と同様であった。363K照射材の疲労寿命は、非照射材と比較して約70%に低下した。一方、573K照射材では、10%程度の寿命の低下が認められたが、データのばらつきが大きいため、正確な評価には詳細な解析が必要である。破面観察の結果、非照射材の破断面では、疲労亀裂進展による破断面が90%以上を占めているが、照射材の破断面では、約70%疲労亀裂が進展したのち、静的な引張破壊に近い形で破断に至ったことが認められた。
倉田 有司; 二川 正敏
no journal, ,
加速器駆動未臨界炉や液体鉛ビスマス高速炉などの液体鉛ビスマスを用いる原子力システムを開発するうえで、鋼材腐食の問題は解決しなければならない課題のひとつである。強度特性及び照射特性が優れた鋼材に対して、表面に被覆を施すことにより、耐食性を付与する手法が試みられている。近年、被覆材料として、開発が進んでいるCrNを対象とし、液体鉛ビスマス環境への適用性を調べた。供試材として、オーステナイト系ステンレス鋼の316SS及びマルテンサイト鋼のF82Hに、イオンプレーティング法によりCrNを被覆した材料を用いた。石英ポット中の液体鉛ビスマスに試験片を浸漬する静的腐食試験を実施した。試験温度は450C及び550C,試験時間は3000hとした。316SSに被覆したCrNは、450C,3000hの試験で健全性を保持しているが、550C,3000hの試験で被覆層の下に鉛ビスマスが侵入した腐食層が形成した。F82Hに関しても、550CではCrN被覆層に割れが観察された。これらの点から、今回用いたCrN被覆は、液体鉛ビスマス中で、450Cでは有効であるが、550Cでは有効でないことが示唆される。
加治 芳行; 三輪 幸夫; 塚田 隆; 長島 伸夫*; 早川 正夫*; 安藤 昌視*; 仲田 清智*; 越石 正人*
no journal, ,
国内の沸騰水型軽水炉(BWR)の低炭素ステンレス鋼製の炉心シュラウド及び再循環系(PLR)配管の溶接部近傍に応力腐食割れ(SCC)が多発しており、同鋼のSCC機構の解明が求められている。本研究ではSCC機構に及ぼすき裂先端塑性変形挙動の影響を検討するため、後方散乱電子線回折パターン(EBSP)法によりSCCき裂先端の塑性変形挙動の解析を実施した。その結果、SCCき裂は、疲労予き裂から45程度傾いた方向に分岐しながら結晶粒界を進展しており、主としてランダム粒界を進展していた。き裂から1結晶粒程度のき裂の極近傍での塑性変形量は、10
20%程度と大きな値を示した。また、SCCき裂の両側の塑性変形量は不均等であり、一方の結晶粒で大きな塑性変形が観察される傾向が見られた。これらの結果から、SCCき裂進展は1結晶粒程度のき裂先端極近傍の塑性変形に律速されていることが推測された。
山口 正剛
no journal, ,
近年の計算機と計算手法の発達により、粒界脆化を現実に近い形で模擬した第一原理計算が可能になった。そのため、長年未解明のままだった粒界脆化メカニズムが徐々に解明され始めており、講演ではその例を紹介する。具体的には、bcc鉄の
3対称傾角粒界において、原子炉圧力容器鋼に含まれるさまざまな元素(C, N, O, Si, P, S, Cr, Mn, Ni, Cu)の偏析のしやすさと粒界結合力に対する影響を第一原理計算により明らかにした結果を発表する。
井上 愛知; 高野 勝昌; 山本 春也; 永田 晋二*; 四竈 樹男*
no journal, ,
触媒金属を表面に堆積させた酸化タングステンは、水素が固溶すると着色する。物質選択性セラミック材料研究グループでは、その性質を利用した光学式水素センサーの開発を行っている。今回はRFマグネトロンスパッタ法を用いて、作製パラメータである基板温度,成膜中のアルゴン及び酸素分圧、投入電力を系統的に変え、結晶欠陥の少ない配向膜の作製条件を調べた。投入電力が50W、基板温度が400C以上、酸素分圧が15mPa以上、アルゴン分圧が95175mPaの範囲で作製した膜の結晶構造をX線回折法により調べた結果、作製された膜は単斜晶系WOの(0 0 1)面が1軸配向していることがわかった。また、1%に希釈した水素により着色性能を調べたところ、無配向性の多結晶体酸化タングステン膜に比べて1軸配向膜は速く着色することがわかった。
大久保 成彰; 三輪 幸夫; 近藤 啓悦; 加治 芳行
no journal, ,
水及び液体金属を冷却材に用いる革新的原子炉の炉内構造物は、軽水炉に比べて高温で重照射を受けるなど厳しい環境に曝される。ステンレス鋼をこれらの環境で長時間使用すると照射誘起応力腐食割れ(IASCC)が生じる懸念がある。溶接部などでIASCCは生じると考えられるが、種々の照射効果(照射硬化やスウェリング及び照射誘起応力緩和など)が複雑に作用するため、IASCCの予測・評価は困難である。ここでは、まず、照射硬化に与える残留応力の影響について調べた結果を報告する。オーステナイト鋼に数%の塑性変形を与え、Niイオンを照射した。照射後、試料のX線残留応力測定により応力緩和を評価し、ナノインデンターで微小硬さ測定を行った。比較として、同様の変形をさせた試料に対して、イオン照射と同じ熱履歴で熱時効処理を行った。曲げ変形の有無により、照射硬化及び応力緩和に顕著な違いがみられた。低炭素材の曲げ変形後の残留応力と熱時効及びイオン照射後の応力変化を調べた結果、熱時効では500C付近の高温でもほとんど応力緩和しない一方、イオン照射の場合、照射温度の範囲で顕著な応力緩和が生じた。また、曲げ変形した低炭素材では、約300Cと比較的低温の照射において、照射硬化が抑制された。以上から、照射誘起応力緩和により照射硬化が抑制される場合があることが明らかになった。
近藤 啓悦; 根本 義之; 三輪 幸夫; 加治 芳行; 塚田 隆; 米山 夏樹*; 中山 元*
no journal, ,
SUS316(LC)製PLR配管溶接継手部における粒界型応力腐食割れの発生と進展メカニズムの検討に資するため、溶接入熱や応力時効が溶質元素の分布に及ぼす影響を3次元アトムプローブ(3DAP)により評価した。供試材SUS316(LC)をベース材とした溶接継手を作製し、クリープ試験機を用いて100MPaの応力を負荷した状態で大気中673K, 10000時間の熱時効を実施した後、溶接線から約15mm離れた部位から分析用試料を採取し3DAP分析を実施した。応力時効する前のSUS316(LC)ベース材を3DAPにより分析した結果、材料中の窒素はMo-Nイオンとして検出され粒内において均一分布していた。分析した領域中のMo-N原子対の濃度は鋼中の窒素濃度(ミルシート値)とほぼ等しいと評価されたことから、ほぼすべての窒素がMo-N原子対を形成していると考えられる。溶接継手・応力時効材においても窒素はMo-N原子対を形成して均一分布していた。この場合にもMo-N原子対の濃度は窒素濃度とほぼ等しく、また溶接線からの距離(1mmと15mm)によって変化することはなかった。これらの結果から、溶接継手作製時の入熱や応力時効によってもSUS316(LC)中のMo-N原子対は乖離もしくは凝縮することはないと推測された。
片伯部 陽一*; 菅野 隆一郎*; 岩切 宏友*; 濱口 大; 岩井 岳夫*; 吉田 直亮*
no journal, ,
リップル・ロスによる高エネルギーアルファ粒子の放出は、プラズマ対向材料に局所的ながら強い照射損傷をもたらすことが予想される。この問題を解決するためには、まずアルファ粒子による照射損傷機構を明らかにし、それに基づいた寿命評価やアルファ粒子照射に強い材料の開発が必要である。本発表では、原子レベルでのアルファ粒子による損傷形成機構解明を目的としたヘリウムイオン照射をFe-9Crフェライト鋼に対して行い、表面からアルファ粒子の到達する深層までの損傷形態を明らかにするための断面組織観察を行った結果について報告する。
森 裕章*; 勝山 仁哉; 望月 正人*; 西本 和俊*; 豊田 政男*
no journal, ,
BWRの低炭素ステンレス鋼製炉心シュラウドにおいて応力腐食割れ(SCC)の発生が問題となっている。同SCCは表層を加工された溶接部近傍で発生しており、溶接残留応力と加工硬化の影響が指摘されている。そこで本研究では、発生したSCCの中でも、IGSCCに着目し、発生原因を明らかにするため、粒界すべりに及ぼす溶接残留応力と加工硬化の影響について検討を行った。圧延により作製した付加歪のことなる試験片を用いて粒界すべり量を定量評価するとともに、定電位腐食試験を行い、粒界すべり量が大きいほど粒界腐食がより顕著になることを明らかにした。
