Ion irradiation effects on FeCrAl-ODS ferritic steel

FeCrAlフェライト系ODS鋼の照射効果

近藤 啓悦  ; 青木 聡  ; 山下 真一郎   ; 鵜飼 重治*; 坂本 寛*; 平井 睦*; 木村 晃彦*

Kondo, Keietsu; Aoki, So; Yamashita, Shinichiro; Ukai, Shigeharu*; Sakamoto, Kan*; Hirai, Mutsumi*; Kimura, Akihiko*

核融合炉ブランケット構造材料の候補である酸化物分散粒子(ODS)フェライト鋼の開発とその照射効果に関する基礎的研究を行った。耐食性向上を目的に作製したAl添加フェライト系ODS鋼に対して、温度300Cで最大20dpaまでイオン照射を行い、照射硬化と損傷微細組織発達挙動を評価した。硬化は照射量20dpaまで単調に増加することが明らかとなった。並行して照射損傷微細組織観察を行い、評価された照射欠陥(ドット状欠陥、転位ループ)のサイズおよび数密度を用いて照射硬化量を理論的に計算した結果、5dpa照射量までは測定値と理論値が一致し、硬化の原因が主として照射欠陥によるものであることが明らかとなった。一方5dpa以上の照射量では、実験値が理論値よりも大きくなることが明らかとなった。このことから、照射量が大きくなると照射欠陥だけでなく照射誘起による'相のような第2相の形成が照射硬化に寄与してくることが推測された。

Radiation hardening and microstructural evolution of ion irradiated 12Cr-6Al ODS ferritic steel was studied. Ion irradiation experiments were performed using Fe ions up to the nominal displacement damage of 20 dpa at the irradiation temperature was 300C. The monotonical increase of radiation hardening with dose was confirmed by experimentally obtained hardness data. The radiation hardening was also calculated theoretically by introducing the microstructural character examined by TEM into the dispersed barrier hardening model. The results showed a good agreement with the experimentally obtained data up to 5 dpa, while a slight discrepancy was found between theoretical and experimental hardness values at 20 dpa. Radiation hardening was mainly caused by irradiation-induced defect clusters below the irradiation dose of 5 dpa. As the irradiation dose increased toward 20 dpa, an additional influence of the radiation appeared, which was assumed to be induced by ' phase transformation.