熱時効によるFe-Cr-Al合金中のCrリッチ相の形成挙動と機械特性との関係

Formation behavior of Cr-rich phases in Fe-Cr-Al alloys by thermal ageing and its relation to mechanical properties

阿部 陽介  ; 佐々木 泰佑*; 大久保 成彰   ; 山下 真一郎   ; 鵜飼 重治  

Abe, Yosuke; Sasaki, Taisuke*; Okubo, Nariaki; Yamashita, Shinichiro; Ukai, Shigeharu

軽水炉の事故耐性燃料被覆管として開発中であるFe-Cr-Al(ODS)合金においては、比較的低い照射温度で生じるCrリッチ脆化相(相)の析出挙動と機械特性への影響を理解し予測することが課題となっている。そこで本研究では、照射影響評価の前段階として、CrとAlの組成を系統的に変化させたFe-Cr-Al合金を用いた熱時効実験と機械学習モデルを組み合わせることにより、温度や時効時間などの異なる条件での合金状態図上での相境界を合理的に定義した。また、3DAPデータベースに回帰モデルを適用し、推定されたビッカース硬さの増加量と相による硬化メカニズムとの関係を評価した結果、相による硬化は粒子切断機構で説明できることが示唆された。

In Fe-Cr-Al (ODS) alloys being developed as accident tolerant fuel cladding for light water reactors, it is a challenge to understand and predict the precipitation behaviour of the Cr-rich embrittlement phase ( phase), which occurs at relatively low irradiation temperatures, and its effect on mechanical properties. Therefore, in this study, the phase boundary was rationally defined on the alloy state diagram under varying conditions such as temperature and aging time by combining thermal aging experiments on Fe-Cr-Al alloys with systematically varying Cr and Al compositions and machine learning models. The regression model was applied to the 3DAP database to evaluate the relationship between the estimated increase in Vickers hardness and the hardening mechanism due to the phase. The results suggest that the hardening due to the phase can be explained by a particle cutting mechanism.