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レーザー補助3DAPによる燃料被覆管用9Cr-ODS鋼のナノ組織解析

A Microstructural study of 9Cr-ODS steel for FBRs core materials using a laser-assisted-3DAP

野際 公宏; 西村 昭彦; 井上 賢紀; 大塚 智史; 横山 淳; 大久保 忠勝*; 宝野 和博*

Nogiwa, Kimihiro; Nishimura, Akihiko; Inoue, Masaki; Otsuka, Satoshi; Yokoyama, Atsushi; Okubo, Tadakatsu*; Hono, Kazuhiro*

耐照射スウェリング性に優れたフェライト/マルテンサイト母相中にナノサイズの酸化物粒子を分散させて高温強度を改善した9Cr-ODS鋼は、高速増殖炉の燃料被覆管として研究が進められている。酸化物粒子の微細分散制御及びマルテンサイト($$alpha$$')相と残留フェライト($$delta$$)相とが共存する2相鋼組織制御が重要課題である。本研究ではレーザー補助3DAPによるナノサイズ酸化物粒子の解析を行い、各相中でのそれぞれの酸化物粒子の分散状態について比較検討を行った。ナノサイズ酸化物粒子の数密度はいずれの試料でも、1$$times$$10$$^{17}$$$$sim$$10$$^{18}$$cm$$^{-3}$$の範囲に分散しており、$$alpha$$'相よりも$$delta$$相の方が高かった。この結果はこれまでのTEM観察結果や小角散乱法による結果と整合する。酸化物粒子は試料や相によらずほぼ一定でありTi, Y, Oで構成されていた。一方、マトリックス中では、TiO量は$$alpha$$'相よりも$$delta$$相に多く検出され、酸化物粒子の生成メカニズムに密接に影響していると考えられる。

Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has developed 9Cr-ODS martensitic steel and has succeeded in manufacturing thin-walled tubes that overcome highly anisotropic properties. Previous studies revealed that the 9Cr-ODS steel has a dual phase structure consisting of residual-ferrite and martensite. Improvement in creep strength is apparently caused by the retention of the phase, in which ultrafine oxide particles are dispersed. In this study, we have investigated the nanometer-scale microstructure of a dual phase 9Cr-ODS steel by the 3D atom probe operated with femtosecond laser pulses and compared the dispersion state of oxide particles in residual-ferrite and martensite phases.

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