Nb基およびMo基超耐熱合金の特性評価

Characteristics and experimental evaluation of super-heat-resisting Nb-based and Mo-based Alloys

森永 正彦*; 野田 賢二*; 古井 光明*; 小田 雅章*

Morinaga, Masahiko*; not registered; not registered; not registered

【目的】 高温液体アルカリ金属技術のフロンテイア領域を開拓するため、高温(最高1200)液体金属リチウム中で優れた特性を有するNb基およびMo基合金の開発を行ってきた。本年度の研究ではMo基選定合金について、その強度特性および液体Li耐食性を評価することを目的とした。また本年度選定を行う予定のNb基合金については、液体Li耐食性を試験した。【実験方法】(1)高温引張試験:Mo基選定基合金の引張試験を、1473Kアルゴン雰囲気中において行った。比較材としてTZM合金を用いた。(2)高温クリープ試験:Mo基選定合金の高温クリープ試験を、1473Kアルゴン雰囲気中で行った。(3)加工性試験:Mo基選定基合金の加工性を評価するため、常温において3点曲げ試験を行った。(4)液体Li腐食評価:Nb基およびMo基選定合金の1473Kでの液体Li腐食試験の重量変化と表面分析結果を基に耐食性を評価した。【結果および考察】(1)高温引張試験:Mo基選定合金は実用TZM合金と比較して約1.5倍の引張強度、2.3倍の降伏強度を示した。また、2種類のMo基選定合金において顕著な強度の違いは見られなかった。(2)高温クリープ試験:Mo基選定合金のクリープひずみ速度は、他のMo基固溶強化型合金よりも小さかったが、析出強化型合金であるTZMに比べれば大きかった。(3)加工性試験:加工性の向上に有効であるTiの添加に関わらず、Mo基選定合金は最大曲がり角度まで破断することなく曲がった。(4)液体Li腐食評価:腐食試験後のNb-Hf合金の重量変化は添加したHf量の増加に伴って大きくなり、同時に亀裂の発生が著しくなる傾向が見られた。このため、Hf量が少ないNb-1Hf合金が最も優れていると思われた。Mo基選定合金ではTiを添加した合金が大きな重量変化を示したが、Tiを添加していない合金では粒界腐食が見られた。したがって、腐食表面が健全なMo-15Re-0.1Zr-0.1Ti合金がより優れた耐食性を有するものと考えられる。【結論】(1)引張強度:Mo基選定合金は実用TZM合金よりも優れた引張特性を示した。(2)高温クリープ強度:Mo基選定合金は優れた高温クリープ特性を有していた。(3)加工性:Mo基選定合金はTi添加の有無に関わらず、優れた加工性を示した。(4)液体Li耐食性:Nb基選定合金では、Nb-

[PURPOSE] Nb-based and Mo-basd alloys have been investigated in order to develop the frontiers of matelials technique which will be utililized in the environment of high-temperature liquid alkali metals. In this study, both mechanical properties and corrosion resistance to liquid Li were evaluated for two designed Mo-based alloys, Mo-15Re-0.1Zr and Mo-15Re-0.1Zr-0.1Ti. In addition, a series of corrosion test was performed with provisionally designed Nb-based alloys, Nb-(1-4)Hf. [EXPERIMENTAL METHODS] (1)High-temperature tensile test : A tensile test in the Ar atmosphere was carried out at 1473K for the designed Mo-based alloys. Commercial TZM alloy was also tested as a reference. (2)High-temperature creep test : A Creep test in the Ar atmosphere was performed at 1473K under the several applied stress levels for the designed Mo-based alloys. (3)Workability test : A three-point bend test was carried out at room temperature to evaluate the workability of the designed Mo-based alloys. (4)Corrosion resistance to liquid Li : Both the provisionally desingned Nb-based alloys and the designed Mo-based alloys were immersed in the liquid Li at 1473K. The weight change was measured as an indication of the corrosion resistance. Also, the Auger electron spectroscopy analysis was performed with several specimens to examine the surface state of them after corrosion tests. [RESULTS AND DISCUSSIONS] (1)High-temperature tensile properties : The designed Mo-based alloys were superior in the tensile properties at 1473K to the commercial TZM alloy. In fact, both the tensile and yield strengths of them were about 1.5 and 2.3 times higher than the TZM alloy, respectively. (2)High-temperature creep properties : The creep rate of the designed Mo-based alloys at 1473K was lower, compared to other solid solution hardening Mo-based alloys, but higher than the precipitation hardening TZM alloy. (3)Workability : The workability of the designed Mo-based alloys was satisfactory regardless ...