高エネルギー量子場の材料損傷機構研究と高性能材料の開発,9; 多層被覆法によるピッティング損傷抑制効果

Study on material damage in the high energy quantum beam fields and development of high performance materials, 9; Effect of multi layered surface treatment on pitting damage

直江 崇   ; 二川 正敏  ; 川合 將義*; 山村 力*; 五十嵐 廉*

Naoe, Takashi; Futakawa, Masatoshi; Kawai, Masayoshi*; Yamamura, Tsutomu*; Igarashi, Tadashi*

J-PARCのパルス核破砕中性子源では、水銀標的内の圧力波に励起されるキャビテーションによって生じる標的容器のピッティング損傷の抑制が高出力化への最重要課題となっている。そこで、容器壁面に負荷される局所衝撃力の緩和、及び繰返し衝撃によって生じる微小き裂の進展に伴う疲労強度低下を抑制するという観点から、多重層被覆材に着目し、数値解析により損傷抑制に効果的な被覆層厚さについて最適化設計を行った。さらに、拡散接合法で製作した試験体に対して水銀中でピッティング損傷試験を行い、多重層被覆の効果について検討した。

Mitigation of the pitting damage formation induced by the pressure wave in mercury is the most important issue to realize the MW-class spallation neutron source in J-PARC. From the viewpoint of the material approach, to mitigate the localized impact by cavitation and fatigue strength degradation due to the cavitation induced microcrack propagation, we focused on a multilayered surface treatment. Optimized multilayered surface which effectively reduced damage formation was designed by numerical calculation. Furthermore, the effects of multilayered surface treatments were experimentally evaluated by the pitting damage tests in mercury with the diffusion bonded specimen.