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軽水炉圧力容器オーバーレークラッドのG相析出物についてのTEM結晶構造解析

Transmission electron microscopy crystal structure analysis of G-phase precipitates in an overlay-clad duplex stainless steel on a light-water pressure vessel steel

松川 義孝*; 鹿窪 勇太*; 野沢 康子*; 外山 健*; 永井 康介*; 武内 伴照  ; 山口 義仁 ; 勝山 仁哉 ; 西山 裕孝 

Matsukawa, Yoshitaka*; Kakubo, Yuta*; Nozawa, Yasuko*; Toyama, Takeshi*; Nagai, Yasuyoshi*; Takeuchi, Tomoaki; Yamaguchi, Yoshihito; Katsuyama, Jinya; Nishiyama, Yutaka

軽水炉圧力容器の防食のために内面に施される$$delta$$/$$gamma$$ 2相ステンレス肉盛溶接鋼は、熱時効環境下で複雑な相変態を起こすことが知られている。アトムプローブ分析を行った結果、673Kで2000時間の熱時効によって、$$delta$$フェライト相において$$alpha$$/$$alpha$$'スピノーダル分解とナノメートルサイズのNi-Mn-Siクラスタの形成がともに生じることが明らかとなった。3次元原子マップで観察されたNi-Mn-Siクラスタは、一般に2相ステンレスで観察される金属間化合物のG相である可能性が高い。しかし、アトムプローブでは結晶学的な情報が欠落しているため、クラスタがG相であり固有の超格子構造を持ったものなのか、単に溶質原子が集積したものなのかは判別できない。本研究では、クラスタにおけるG相の割合を決定するためNi-Mn-Siクラスタを透過型電子顕微鏡で分析した。その結果、アトムプローブで可視化されたクラスタの0.07%がG相で、残りの99.93%が溶質原子クラスタであることが示唆された。

The $$delta$$/$$gamma$$ duplex stainless steel overlay-welded on the inner wall of light-water reactor pressure vessels for protection from corrosion is known to exhibit a complex phase transformation under thermal aging. Our atom-probe tomography analysis revealed that in the $$delta$$-ferrite $$alpha$$/$$alpha$$' spinodal decomposition and precipitation of nanometer-sized Ni-Mn-Si clusters occur together at 673 K after 2000 hrs. The Ni-Mn-Si clusters visualized in the 3-D atom map are most likely G-phase, which is an intermetallic compound commonly observed in this type of duplex stainless steels; however, since crystallographic information is largely lost in atom-probe data, it is unknown if they are certainly G-phase accompanied with a specific supper-lattice structure or simple agglomerates of solute atoms without any crystal structure change. In the present study crystal structure of the Ni-Mn-Si nano-clusters has been analyzed by transmission electron microscopy to determine the fraction of G-phase over all clusters.

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