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AFM evaluation of grain boundary corrosion behavior on ion irradiated stainless steel

イオン照射したステンレス鋼における粒界腐食挙動の原子間力顕微鏡を用いた評価

根本 義之  ; 三輪 幸夫; 塚田 隆 ; 辻 宏和

Nemoto, Yoshiyuki; Miwa, Yukio; Tsukada, Takashi; Tsuji, Hirokazu

オーステナイト・ステンレス鋼における照射誘起応力腐食割れ(IASCC)現象は軽水炉の高経年化における主要な問題として研究されている。IASCC発生機構の研究を進めるうえで照射材の粒界腐食挙動を調べることは極めて重要であるが、既存の実験方法でそれを行うことは困難である。本研究の目的は原子間力顕微鏡(AFM)を用いた照射材の粒界腐食挙動の評価技術の開発である。溶体化熱処理した高純度Fe-18Cr-12Ni合金に原研高崎研のタンデム加速器TIARAにおいてNiイオン照射を照射温度573Kで行い、試料とした。照射損傷量はピーク領域で約1dpaとした。腐食方法は不動態域での定電位腐食とした。腐食の後、AFMにより粒界腐食量の評価を行った。また粒界腐食挙動と粒界性格との相関について研究するため、方位像顕微鏡(OIM)での評価を行った。その結果、粒界腐食量のナノスケールでの評価に成功し、また粒界腐食の起こっていた粒界はいずれもランダム粒界であることが明らかになった。

It is essential to evaluate corrosion behavior at grain boundary of irradiated materials for mechanistic understanding of Irradiation assisted stress corrosion cracking (IASCC). However there is no suitable technique to evaluate grain boundary corrosion behavior of irradiated materials. The aim of this work is to develop the measurement method for the grain boundary corrosion behavior of irradiated materials using atomic force microscope (AFM). Ni ion was irradiated to solution annealed Fe-18Cr-12Ni alloy at about 573K. The peak damage level was estimated as 1 dpa. To study relationship of grain boundary character and corrosion behavior, orientation imaging microscope (OIM) observation was conducted. After potentiostatic corrosion procedure, the surface of the specimens were examined with AFM and OIM. Some of grain boundaries were corroded, and these were random coincidence grain boundaries. The depth of the corroded region at grain boundaries was successfully evaluated with AFM in nanometer scale.

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