Investigation on HIP diffusion bonding of invar alloy and stainless steel

インバー合金とステンレス鋼のHIPによる拡散接合に関する研究

涌井 隆  ; 石井 秀亮*; 直江 崇   ; Wan, T.*; Xiong, Z.*; 羽賀 勝洋  ; 高田 弘   ; 二川 正敏  

Wakui, Takashi; Ishii, Hideaki*; Naoe, Takashi; Wan, T.*; Xiong, Z.*; Haga, Katsuhiro; Takada, Hiroshi; Futakawa, Masatoshi

J-PARCの核破砕中性子源の水銀ターゲット容器を分割型にする検討をしている。分割部に用いるフランジには熱ひずみが発生する。このフランジは、高いシール性が必要とされるため、フランジに低熱膨張係数を有するインバー合金を適用する。しかし、インバー合金の水銀に対する耐食性等が明確ではないため、ステンレス鋼でインバー合金を覆う提案をした。フランジは、板厚が厚く、汎用の溶融溶接では接合できないため、一般では行われていない熱間等方圧加圧法(HIP)によるインバー合金とステンレス鋼の拡散接合を試みた。これらの異材の拡散接合の実現性と、HIP処理の最適温度を調べるため、HIP処理を1173, 1373および1473Kの各温度で行った。その結果、拡散接合が実現できたので、さらに拡散接合の評価試験を行った。引張試験では、各処理温度での接合材はいずれもインバー合金側で破断し、処理温度が上昇すると強度は低下した。引張強さと平均結晶粒径の相関を調べると、HIP処理温度が高くなるに伴い、特にインバー合金の結晶粒が粗大化し強度が低下した。本研究から、HIP処理温度は1173Kが最適であると結論した。

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