中性子照射した改良SUS316鋼における組織と機械強度のミクロ-マクロ相関

Microstructure-mechanical properties correlation in neutron-irradiated modified SUS316 steels

山下 真一郎   ; 窪田 知宜*; 岡 弘*   ; 橋本 直幸*; 大貫 惣明*

Yamashita, Shinichiro; Kubota, Tomoki*; Oka, Hiroshi*; Hashimoto, Naoyuki*; Onuki, Somei*

原子力分野における材料の微細組織と機械強度の相関については、軽水炉圧力容器鋼における照射脆化研究で先行的な評価例があるが、高速炉燃料被覆管材料では、照射に伴う微細組織変化が複雑となる(転位ループ,ボイドなど照射欠陥クラスターも複数の種類が核形成・成長する)ことから先行例はほとんどなく、学術的知見も非常に限定的である。このような状況を踏まえて、本研究では、高速炉燃料被覆管材料において最も中性子照射データの豊富な改良SUS316鋼(以下、PNC316鋼と称する)を対象に、照射後試験データの拡充とともに、既存の照射後試験データベースと合わせた、照射挙動のモデル化のための組織と機械強度のミクロ-マクロ相関評価を実施した。組織と機械強度のミクロ-マクロ相関評価は、照射温度範囲400700C、照射量27.710n/m程度までの引張試験データ,硬さ測定データ,金相組織データ,TEM組織データ等の照射後試験データを用いて実施した。類似の照射条件における各種照射後試験データの比較から、低温域(400C近傍)ではフランクループ生成に伴う転位密度増加による硬化が確認された。一方、中温域(600C前後)では、見かけ上の組織変化は小さく硬さ変化もわずかであったが、高温(700C)照射の場合、析出物の粗大化が生じた。講演においては各種機械特性の照射量依存性等についても言及する。

Correlation between microstructure and mechanical properties of neutron-irradiated modified SUS316 (PNC316) has been studied based on post irradiation examination (PIE) database since PNC316 has been accumulated most aboundant irradiation data among core structural materials for fast reactor. In this study, comparison of various PIE data, such as tensile properties, hardness measurement, metallurgy and microstructure of PNC316, has been done, indicating that irradiation hardening occurred due to frank loop nucleation and growth by irradiation at relatively low temperature (around 400C) and that precipitate coarsening occurred by irradiation at relatively high temperature (over 700C).