Void denuded zone formations under electron irradiation in austenitic stainless steels modified with oversized elements

オーバーサイズ原子を添加したオーステナイト系ステンレス鋼における電子線照射下でのボイド欠乏帯形成挙動

関尾 佳弘  ; 山下 真一郎   ; 坂口 紀史*; 高橋 平七郎

Sekio, Yoshihiro; Yamashita, Shinichiro; Sakaguchi, Norihito*; Takahashi, Heishichiro

ボイド核生成や成長の抑制に関する添加元素導入の有効性を評価するうえでは、一般的なボイド径やボイド数密度の比較評価のみならず、空格子拡散係数及び空格子濃度に関する比較評価を行う必要がある。したがって、本研究では、添加元素を加えた場合の空格子拡散係数及び空格子濃度の基合金に対する変化をボイド欠乏帯幅から推測することを目的として、SUS316L鋼, V添加SUS316L鋼及びZr添加SUS316L鋼に対して、450Cでの電子線照射を行った。その結果、ボイド欠乏帯は添加元素の種類に応じて変化し、SUS316L鋼では116nm、V添加SUS316L鋼では95nm、Zr添加SUS316L鋼ではほとんど観察されなかった。このことは、VやZrのオーバーサイズ原子の導入が、空格子とそれらの添加元素との相互作用に関連して、ボイド欠乏帯を狭める役割があることを意味している。このボイド欠乏帯縮小の要因は、添加元素の導入による空格子拡散係数の低下によるものと考えられ、特にZr添加SUS316L鋼においてボイド欠乏帯が観察されなかった要因は、空格子濃度の上昇であることも示唆された。

To predict the changes of vacancy diffusivity and concentration in alloys with additional elements to those in the based alloy from the experimentally obtained widths of void denuded zone (VDZ) formations induced during irradiations near grain boundaries, the effects of oversized additional elements of V and Zr on VDZ widths were evaluated in the electron-irradiated SUS316L and the modified type SUS316L steels with V and Zr. These steels were electron-irradiated at the temperature of 450C. The results showed that the VDZ widths were 116nm, 95nm and almost zero in the SUS316L, the SUS316L-V and SUS316L-Zr steels respectively. The addition of V and Zr elements would have a role to decreasing the VDZ widths as results of the decrease of vacancy diffusivity in matrix under irradiations. In particular, the lesser VDZ width induced in the SUS316L-Zr would be also affected by the effective vacancy concentration.