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極低温機器用異材接合技術の開発,2; 銅合金と純チタン及び極低温用ステンレス鋼のHIP接合

Development of bonding techniques for cryogenic components, 2; HIP bonding between Cu alloys and Ti, cryogenic stainless steels

斎藤 滋; 大内 伸夫; 深谷 清*; 石山 新太郎; 土屋 佳則; 中嶋 秀夫

Saito, Shigeru; Ouchi, Nobuo; Fukaya, Kiyoshi*; Ishiyama, Shintaro; Tsuchiya, Yoshinori; Nakajima, Hideo

超伝導加速器や核融合炉等の超伝導コイル及びその周辺には、複数の異材継ぎ手が必要である。核融合炉の場合、超伝導コイルジャケットの候補材の一つに純チタンが挙げられている。純チタンは超伝導コイル焼成時の酸素濃度管理が比較的楽であるほか、熱収縮率,非磁性,耐食性,加工性などの面でも優れているためである。また、コイルの接続部には電気抵抗が小さい銅合金が使われ、支持構造材には極低温用のステンレス鋼が使用される。そのため機器の製作にはこれらの材料の接合技術の開発が不可欠であり、原研では熱間等方加圧(Hot Isostatic Pressing ; HIP)法による接合技術の開発に着手した。HIP法は接合強度や寸法精度に優れ、立体面や大型機器の接合も可能である。本研究ではHIP法による銅合金と純チタン及び極低温用ステンレス鋼(JJ-1)の接合試験を行い、組織観察や引張り,曲げ試験等により最適なHIP条件の選定と接合強度の評価を行った。

Around the super conducting (SC) coils of SC linear accelerator or fusion reactor, several kind of dissimilar materials bond will be needed. In recent years, pure titanium has been proposed as jacket material for SC coil of fusion reactor. Cu-alloys will be used for connection of SC coils. Cryogenic stainless steels have been development for structural material. Therefore, it is necessary to develop new bonding techniques and we started the bonding technology development by hot isostatic press (HIP) method to bond Cu-alloys with titanium and cryogenic stainless steels. In this experiments, optimization of HIP bonding condition and evaluation of bonding strength by metallurgical observation, tensile and bending tests were performed.

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