Local modification of hardness in FeCu alloys by using swift heavy ion irradiation

高速重イオン照射を用いたFeCu合金における硬さの局所改質

中川 将*; 堀 史説*; 知見 康弘; 石川 法人   ; 北川 通治*; 大嶋 隆一郎*; 飛田 徹; 谷口 良一*; 鈴木 雅秀; 岩瀬 彰宏*

Nakagawa, Sho*; Hori, Fuminobu*; Chimi, Yasuhiro; Ishikawa, Norito; Kitagawa, Michiharu*; Oshima, Ryuichiro*; Tobita, Toru; Taniguchi, Ryoichi*; Suzuki, Masahide; Iwase, Akihiro*

原子炉圧力容器鋼モデル合金であるFe-1.2wt.%Cu合金に200MeV Xe及び200MeV Auイオンを高温で照射し、硬さの変化を測定した。本研究では、過飽和Fe-Cu合金においてイオン照射した領域のみ溶質Cu原子の照射誘起偏析によって硬さが上昇することに注目し、照射による材料の局所改質への応用の可能性を探った。照射の際にマスキング板を用いて同一試料中に照射領域と未照射領域とを共存させ、微小硬さ試験機とナノインデンターを用いて硬さ変化に対する押し込み深さの影響を調べ、さらに2次元測定を試みた。その結果、押し込み深さが大きくなるほど硬さの上昇量が減り、また、照射領域と未照射領域との境界では硬さの違いが明確に現れ、比較的鋭い変化をしていることがわかった。すなわち、照射により材料中のある狙った領域の表面層のみ局所的に硬化できることが明らかになった。このことから、高速重イオン照射が過飽和合金における硬さの局所改質に利用できる可能性が示唆された。なお本発表内容は、大阪府立大学との共同研究「軽水炉圧力容器鋼における照射欠陥生成過程と照射誘起偏析に関する研究」において得られた成果の一部である。

Supersaturated Fe-1.2wt.%Cu alloys were irradiated with 200-MeV Xe and 200-MeV Au ions at elevated temperatures. To make an irradiated region and an unirradiated region in a specimen, a masking plate was put on the specimen during the irradiation. After the irradiation, the hardness was measured by using a conventional microhardness tester or a nano-indenter. We have found that the hardness only in irradiated region increases by the irradiation. The boundary of irradiated and unirradiated regions can be clearly identified by the difference in hardness. The present result implies that swift heavy ion irradiation can be used for the local modification of hardness in supersaturated alloys.