High temperature nanoindentation of (U,Ce)O compounds

(U,Ce)Oの高温ナノインデンテーション

Frazer, D.*; Saleh, T. A.*; 松本 卓; 廣岡 瞬 ; 加藤 正人   ; McClellan, K.*; White, J. T.*

Frazer, D.*; Saleh, T. A.*; Matsumoto, Taku; Hirooka, Shun; Kato, Masato; McClellan, K.*; White, J. T.*

ナノインデンテーション法では、微小な試験片を用いてヤング率,硬度及びクリープ強度といった機械物性を評価することが可能である。本研究ではMOX燃料の代替物質として(U,Ce)Oを用いて、高温ナノインデンテーション試験を実施した。試料のCe含有率は0.1、0.2及び0.3mol%とし、温度は800Cまでの測定を行い、ヤング率、硬度及びクリープ強度の評価を行った。温度の上昇に伴い、ヤング率は線形的に低下し、硬度は指数関数的に低下する結果が得られた。また、800Cにおいては、応力指数n=4.76.9のクリープ変形が得られた。

Nanoindentation based techniques can be employed on minute volumes of material to measure mechanical properties, including Young's modulus, hardness, and creep stress exponents. In this study, (U,Ce)O solid solutions samples are used to develop elevated temperature nanoindentation and nanoindentation creep testing methods for use on mixed oxide fuels. Nanoindentation testing was performed on 3 separate (Ux-1,Cex)O compounds ranging from x equals 0.1 to 0.3 at up to 800 C: their Young's modulus, hardness, and creep stress exponents were evaluated. The Young's modulus decreases in the expected linear manner while the hardness decreases in the expected exponential manner. The nanoindentation creep experiments at 800 C give stress exponent values, n=4.7-6.9, that suggests dislocation motion as the deformation mechanism.