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Study on microstructural changes in thermally-aged stainless steel weld-overlay cladding of nuclear reactor pressure vessels by atom probe tomography

熱時効した原子炉圧力容器ステンレスオーバーレイクラッドにおけるミクロ組織変化のアトムプローブ分析

武内 伴照; 亀田 純*; 永井 康介*; 外山 健*; 西山 裕孝; 鬼沢 邦雄

Takeuchi, Tomoaki; Kameda, Jun*; Nagai, Yasuyoshi*; Toyama, Takeshi*; Nishiyama, Yutaka; Onizawa, Kunio

原子炉圧力容器ステンレスオーバーレイクラッドにおける熱時効によるミクロ組織変化をアトムプローブを用いて調べた。試料には90%体積率のオーステナイト母相に10%体積率の$$delta$$フェライト相を含むクラッド材を用い、400$$^{circ}$$C$$times$$10,000hの熱時効を行った。その結果、フェライト相において、熱時効によってスピノーダル分解によるCr濃度変調の程度が増大し、Ni:Si:Mn比が16:7:6となるG相と呼ばれる析出物が形成されることがわかった。さらにフェライト相は、熱時効によって硬度が大幅に上昇していた。オーステナイト相では熱時効前後のミクロ組織や硬度の変化は起こっていなかったことから、これらのミクロ組織変化がフェライト相の硬度上昇の原因であると考えられた。スピノーダル分解と硬度との相関の解析結果から、スピノーダル分解が硬度上昇の主因であることが示唆された。

Microstructural changes by thermal aging in stainless steel weld overlay cladding of nuclear reactor pressure vessels were investigated using atom probe tomography. The cladding material was composed of about 90% austenite phase and 10% $$delta$$-ferrite phase and thermally aged at 400$$^{circ}$$C for 10,000 h. In the ferrite phase, the thermal aging increased a fluctuation of Cr concentration due to spinodal decomposition and caused the precipitation of G phase with chemical composition of Ni:Si:Mn = 16:7:6. Moreover, significant hardening of the ferrite phase was induced by the thermal aging. On the other hand, the thermal aging did not affect on the microstructures and the hardness in the austenite phase, which indicates the microstructural changes were responsible for the hardening in the ferrite phase. The analyses of the magnitude of the spinodal decomposition and the hardness implied that the spinodal decomposition was the main cause of the hardening.

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パーセンタイル:7.94

分野:Materials Science, Multidisciplinary

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