体心立方結晶構造を主に持つ鉄系、チタン系、タングステン系ハイエントロピー合金の特性評価(照射効果含む)

Characterization of Fe-, Ti-, and W-based high-entropy alloys that mainly have bcc crystal structure (including irradiation effects)

若井 栄一  ; 能登 裕之*; 柴山 環樹*; 岩元 洋介   ; 石田 卓*; 佐藤 紘一*; 薮内 敦*; 義家 敏正*; 高橋 俊晴*; 小林 康浩*; 涌井 隆  ; 古谷 一幸*; 鎌田 貴晴*; 安堂 正己*; 猿田 晃一   ; 牧村 俊助*

Wakai, Eiichi; Noto, Hiroyuki*; Shibayama, Tamaki*; Iwamoto, Yosuke; Ishida, Taku*; Sato, Koichi*; Yabuuchi, Atsushi*; Yoshiie, Toshimasa*; Takahashi, Toshiharu*; Kobayashi, Yasuhiro*; Wakui, Takashi; Furuya, Kazuyuki*; Kamada, Takaharu*; Ando, Masami*; Saruta, Koichi; Makimura, Shunsuke*

ハイエントロピー合金(HEA)は、強度が高くても、良好な延性を持つ材料系があることが近年、報告されており、様々な応用を目指し、世界の最先端の研究機関によって、その研究開発が進められている。本研究では、高放射線場での使用を目指すため、低放射化性を考慮して、CoとNi元素を除いたHEAについて、Fe系、W系およびTi系のHEAを複数、検討した。これらの材料は、bcc結晶構造を主体とした材料系であり、溶解法で作製してそれらの材料特性を評価した。その結果、Fe系HEAでは、純Wの硬さを超える特性を持ち、かつ耐照射特性が優れていることが分かった。また、Ti系HEAでは、高温鍛造や高温圧延を施すことができる系が見つかり、最適な熱処理温度の評価を進め、W系HEAでは、熱間等方圧加圧法(HIP)処理により硬さが上昇し、HEAの中で世界最高の硬さを有することが分かった。

In recent years, it has been reported that high-entropy alloys (HEA) have high strength but good ductility, and they are being researched and developed by cutting-edge research institutions around the world with the aim of finding various applications in progress. In this study, we considered several Fe-based, W-based, and Ti-based HEAs, excluding Co and Ni elements, in order to aim for use in high radiation fields and considering low-activation properties. These materials mainly have a bcc crystal structure and were fabricated using a melting method and their material properties were evaluated. As a result, it was found that Fe-based HEA has properties that exceed the hardness of pure W and has excellent irradiation resistance. In addition, a Ti-based HEA that can be subjected to high-temperature forging and high-temperature rolling has been found, and evaluation of the optimal heat treatment temperature is progressing. The hardness of W-based HEA increased through Hot Isostatic Pressing (HIP) treatment, and it was found to have the world's highest hardness among HEA materials.