Effects of irradiation induced Cu clustering on vickers hardness and electrical resistivity of Fe-Cu model alloys

Fe-Cu合金のビッカース硬さと電気抵抗率に及ぼす照射誘起Cuクラスタの影響

飛田 徹; 中川 将*; 武内 伴照   ; 鈴木 雅秀; 石川 法人   ; 知見 康弘; 齋藤 勇一; 曽根田 直樹*; 西田 憲二*; 石野 栞*; 岩瀬 彰宏*

Tobita, Toru; Nakagawa, Sho*; Takeuchi, Tomoaki; Suzuki, Masahide; Ishikawa, Norito; Chimi, Yasuhiro; Saito, Yuichi; Soneda, Naoki*; Nishida, Kenji*; Ishino, Shiori*; Iwase, Akihiro*

圧力容器鋼に含まれる不純物Cuの析出は、材料の照射脆化(照射硬化)の要因の一つである。本研究では、Fe-Cuモデル合金を用いて電子線照射試験を行い、機械的特性の指標となるビッカース硬さの増加と、材料内部の状態変化に敏感な電気抵抗率の低下を測定し、両者に良い相関があることを明らかにした。また、3DAPによる析出物の観察を行った結果、硬さの増加及び電気抵抗率の低下のメカニズムを析出物の体積分率を用いることで説明できることがわかった。これらのことから、電気抵抗率の測定により照射硬化を評価できる可能性が示唆された。

Three kinds of Fe-based model alloys, Fe-0.018 atomic percent (at.%) Cu, Fe-0.53at.%Cu, and Fe-1.06at.%Cu were irradiated with 2 MeV electrons up to the dose of 210 dpa at 250C. After the irradiation, the increase in Vickers hardness and the decrease in electrical resistivity were observed. The increase in hardness by electron irradiation is proportional to the product of the Cu contents and the square root of the electron dose. The decrease in electrical resistivity is proportional to the product of the square of Cu contents and the electron dose. Cu clustering in the materials with electron irradiation and thermal aging was observed by means of the three dimensional atom probes (3D-AP). The change in Vickers hardness and electrical resistivity is well correlated with the volume fraction of Cu clusters.