分散強化型フェライト鋼材料開発(3A)

Study on oxide dispersion strengthened ferritic steels for FBR fuel cladding materials(III A)

藤原 優行*; 西田 俊夫*; 十代田 哲夫*; 浅見 清*

Fujiwara, Masayuki*; Nishida, Toshio*; Soshiroda, Tetsuo*; not registered

酸化物分散強化型(ODS)フエライト鋼は耐スエリング性に優れ、しかも高い高温強度を有しているので、大型高速炉の長寿命燃料被覆材として有望視されている。ODSフェライト鋼の被覆材への適用性を評価するため、諸性質、特に高温強度に及ぼす製造じようけん、添加元素(Nb,V,Zr)、固溶硬化(W,Mo)と分散硬化の複合強化、および酸化物りゆうしり種類(Y/2O/3,ZrO/2)の影響について調べた。1)ODSフエライト鋼の性質にはアトライターを用いたメカニカルアロイング(MA)処理条件が強い影響を及ぼす。合金粉末に高エネルギーを与える程、分散粒子の良好な分散状態が得られる。MA処理条件の中で、アトライターの回転速度をより高くすることがもっとも効率的な条件と判断される。2)Nb,Zr添加により複合酸化物の形成が認められたが、V添加では複合酸化物の形成は観察されなかった。Nb,V添加は高温強度を上昇させたが、Zr添加による効果は小さかった。3)固溶強化元素Mo,Wの約2%の添加はクリープ破断強度を上昇させた。Wの効果の方がMoよりやや大きかった。4)Y/2O/3に替わりZrO/2を洗濯し、高温強度に及ぼすZrO/2分散の効果を調べた。Y/2O/3の場合ほどではないが、ZrO/2粒子による分散強化が確認された。

As the Oxide Dispersion Strengthened (ODS) ferritic steels have excellent resistance to swelling as well as superior strength at elevated temperatures, they are expected for the long life fuel claddings of the large scale FBR's. To evaluate the applicability of the ODS ferritic steels for the fuel claddings, we investigated the effects of the manufacturing conditions, the additional elements (Nb, V, Zr), the combined strengthening of solutin (W,Mo) and dispersion hardenings, and the kinds of the oxide particles (YO, ZrO) on the properties, especially the elevated - temperature strength, of the ODS ferritic steels. (1)The conditions of the mechanical alloying(MA) process using the attritor showed the strong effect on the properties of the ODS steels. The higher energy the alloy powders are given, the better dispersion of the oxide particles is obtained. The higher agitater speed of the attritor is thought to be the most efficient condition among the MA conditions. (2)The mixed oxied were formed in the Nb and Zr added steels, but in the V added steel the formation of the mixed oxides was not observed. The additions of Nb and V raised the elevated - temperature strength, while the addition of Zr showed little effect on the strength. (3)The additions of the solution hardening elements, Mo and W, up to about 2% increased the creep rupture strength. The effect of W was larger than that of Mo. (4)We chose ZrO instead of YO, and studied the effect of ZrO dispersion on the elevated - temperature strength of the ODS ferritic steels. Although the effect of ZrO on the strength is rather smaller than that of YO, the dispersion strengthening by ZrO particles was observed.