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Development of Au-In-Cd decoupler by a Hot Isostatic Pressing (HIP) technique for short pulsed spallation neutron source

ショートパルス型中性子源用Au-In-Cdデカップラー開発におけるHIP接合試験

大井 元貴; 勅使河原 誠; 原田 正英; 直江 崇 ; 前川 藤夫; 春日井 好己

Oi, Motoki; Teshigawara, Makoto; Harada, Masahide; Naoe, Takashi; Maekawa, Fujio; Kasugai, Yoshimi

大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)の中性子源では、短パルス中性子ビームを生成するために、デカップラーと呼ばれる中性子吸収材を使用している。従来のAg-In-Cdデカップラーは放射化量が高いという問題があり、われわれは次世代デカップラーとして放射化量の少ないAu-In-Cd合金の開発を行っている。これまでの開発においてAu-In-Cd合金の製造には成功した。デカップラーは冷却のためにアルミ合金製のモデレータ容器と接合することが必要である。本研究ではHIP接合によるアルミ合金とAu-In-Cd合金の接合試験を行った。HIP接合は、高温高圧により異種材料を接合するため、曲面で構成されるデカップラーの接合に適している。接合試験の結果、温度535$$^{circ}$$C,圧力100MPa,保持時間1時間の場合に、設計上必要な接合強度30MPaを上回る86.6MPaの接合強度が得られた。今回の結果では、接合部の拡散層が500$$mu$$mと広いため、今後はより最適な接合条件探しを行うとともに、Au-In-Cd合金接合材の中性子照射の影響について調べる。

In order to utilize Au-In-Cd alloy as a decoupler, it is required to bond between the Au-In-Cd alloy and aluminum alloy with enough bonding strength (more than 30 MPa). We adopted a Hot Isostatic Pressing (HIP) technique to realize bonding between Au-In-Cd and aluminum alloy, because it is available for curved shape of moderator vessel. As a HIP conditions of the temperature of 535 $$^{circ}$$C, pressure of 100 MPa and holding time of 1 hour, we got enough tensile strength of the bonding surface (86.6 MPa). It is larger than the required strength of 30 MPa.

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