摩擦攪拌プロセス(FSP)を応用したクロムジルコニウム銅合金の機械的強化法開発

Applicability study of Friction-Stir Process on CuCrZr-alloy

濱口 大; 森貞 好昭*; 藤井 英俊*; 谷川 博康; 小沢 和巳

Hamaguchi, Dai; Morisada, Yoshiaki*; Fujii, Hidetoshi*; Tanigawa, Hiroyasu; Ozawa, Kazumi

純銅の機械的強化とクロムジルコニウム銅の組織改質および耐照射性向上を目的とした摩擦撹拌プロセスの工程最適条件策定のための試験を行った。これまでのOFC銅を用いた試験結果より、所定の回転数(入熱量)では粒の微細化が促進され、硬さも最大で母相の約1.5倍まで上昇するが、ピンの長さに対して撹拌部が比較的浅く、また回転数が低いと空隙が発生しやすくなるといった課題点も明らかとなっている。この原因は銅の熱伝導率の良さに起因するアニーリング効果と考えられ、また攪拌域の深さは入熱量(回転数)に依存することにより、プロセス中に液体COを吹き付けることにより強制的に冷却を行い入熱量を制御する方法を適用し、同様の試験を行った。その結果、比較的低い回転数(300RPM)の場合でも空隙の形成が抑制されることや、強制冷却なしの場合に比べて高い入熱量まで攪拌域が維持されることなどが明らかとなった。これらOFC銅に対する結果と併せて、ITERグレードクロムジルコニウム銅冷却配管に対して、同様に強制冷却をしながら摩擦攪拌プロセスを施した結果についても報告する。

Friction-Stir Process (FSP) were applied to OFCCu and ITER-Gr CuCrZr cooling pipe in order to evaluate the applicability of the process to mechanically strengthening pure-Cu and possible structural improvement on CuCrZr alloy. Former study revealed that the achievement of very fine grain structure at certain rotational speed and also the hardness increase to about 1.5 time higher within the stir-zone but also relatively shallow stir-zone depth compared to a length of the pin and rapid void formations. In order to avoid this phenomenon, compulsory cooling with liquid Co during the process was introduced, and the results showed the absence of void formation at relatively lower rational speed of around 300 RPM and also maintaining the effective stir-zone to relatively higher rotational speed compared to non-cooling tests. Similar FSP tests with compulsory cooling were also applied to ITER-Gr CuCrZr cooling pipe for divertor application. The detail will be reported on the presentation.