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真空熱処理したチタン材の引張試験

A Tensile test of vacuum fired titanium

菅沼 和明; 引地 裕輔; 荻原 徳男; 祐延 悟*

Suganuma, Kazuaki; Hikichi, Yusuke; Ogiwara, Norio; Sukenobu, Satoru*

現在稼動しているJ-PARC RCSの建設当時の問題解決に関する報告である。高温で真空熱処理した純チタンの材料データが不足していたため実施した引張り試験について報告する。真空容器を構成するベローズ及び金属ダクトに純チタンを用いている。ベローズ及び金属ダクトの放出ガスを低減するため、真空熱処理と放出ガスの関係を明らかにした。しかし、高温で真空熱処理することで強度劣化する純チタンの材料データが不足していたため、引張り試験を実施した。750$$^{circ}$$C, 8時間の真空熱処理を実施し、強度の低下は10%程度で、十分な強度であった。これを反映して、実機において、ベローズは650$$^{circ}$$C, 8時間、ダクト及びフランジは750$$^{circ}$$C, 8時間の真空熱処理を実施した。

Pure Ti is adopted as a material for ducts and bellows at the proton accelerator 3 GeV-RCS in J-PARC project, because of its small residual radioactivity. We intended to apply vacuum firing to reduce the hydrogen content in the Ti. The firing at temperatures higher than 550$$^{circ}$$C was effective in reducing the hydrogen content in the Ti. At the same time, we have measured the mechanical properties because grain growth leads to decrease in mechanical strength. Even after treatment at 750$$^{circ}$$C for 8 hr, the decreases in tensile and yield strength were so small ($$sim$$10%) that we have no anxiety about the reduction of mechanical strength. Based on the above results, to reduce the hydrogen content, the Ti bellows and ducts for the RCS have been vacuum fired at 650$$^{circ}$$C for 8 hr and at 750$$^{circ}$$C for 8 hr, respectively.

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