Dislocation-climbing bypass over dispersoids with different lattice misfit in creep deformation of FeCrAl oxide dispersion-strengthened alloys

FeCrAl-ODS合金のクリープ変形における異なる格子ミスフィットを有する分散粒子界面の転位乗越えバイパス機構

鵜飼 重治  ; 山下 真一郎   

Ukai, Shigeharu; Yamashita, Shinichiro

軽水炉の事故耐性燃料被覆管候補材であるFeCrAl-ODS合金の1000Cでのクリープ変形速度は、分散粒子がYAlOである場合はYZrOである場合に比べ、2-3桁大きくなる。また、これらの変形は転位と分散粒子の相互作用で決まる分散強化応力より十分低い応力で起こることが分かっている。このような新しく見出されたクリープ変形現象のメカニズムを2通りのアプローチで検討した。第1のアプローチは分散粒子と母相の界面での転位エネルギーの緩和理論に基づくもので、数値解析により転位の上昇運動が格子ミスフィットの大きいYAlO界面で加速されることを示した。他のアプローチは、分散粒子の周りに発生する応力が上昇運動する転位に働く力をPeach-Koehler関係式を解くことにより求める方法である。その結果、格子ミスフィットが大きい整合性の悪いYAlOは母相との界面で大きな応力を発生することが、転位の上昇運動を加速し大きな変形速度をもたらすことを定量的に示した。

The creep strain rate of FeCrAl oxide dispersion-strengthened alloys, as a promising accident-tolerant fuel (ATF) cladding of the light-water reactors, is accelerated in YAlO dispersoids by two to three orders of magnitude compared with YZrO dispersoid at 1273K and even occurs at an applied stress less than threshold stress for dislocation detachment. Two approaches were carried out to interpret new findings and to clarify their mechanism. By optimizing the relaxation of the dislocation line energy at the dispersoid interface, numerical analyses proved the accelerated dislocation-climbing in the YAlO dispersoids. The other is a more atomistic approach. The climbing force on the dislocation induced by the stress field around the dispersoid was analyzed in terms of the Peach-Koehler relationship. The accelerated creep strain rate in YAlO dispersoids is attributed to a larger climbing force induced by larger lattice misfit with less coherency in YAlO dispersoid.