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近田 伸芳*; 林 重成*; 鵜飼 重治*; 大塚 智史; 皆藤 威二
no journal, ,
焼戻しマルテンサイト相と残留
相の二相からなる9Cr-ODSフェライト鋼の高温強度は超微細粒を有する残留相により維持されていることがわかっている。本研究では、残留相における超微細粒と高温強度との関係を明らかにすることを目的とする。残留相はAC3点でオーステナイト相に変態せずフェライト相のまま残留した組織である。そこで残留相を模擬したフェライト単相の13Cr-ODSフェライト鋼(13Cr-0.02C-0.15Ni-2.0W-0.26Ti-0.35Y
O
)をメカニカルアロイング(MA)処理し、900
Cで放電プラズマ焼結後、熱処理(950C
1250C)により超微細粒の体積割合を変えた試料を作成した。これらの試料について、室温と高温(500C, 700C)での硬さ測定及びEBSP, TEM観察を行った。13Cr-ODSフェライト鋼の結晶粒はMAにより形成した約40nmのナノ結晶から昇温に伴いいわゆる超微細粒へと変化し、1050C以上ではその割合は著しく低下した。超微細粒が明瞭に認められた950C熱処理材に着目すると、室温硬さは増加したが、高温硬さは低下した。これは超微細粒での粒界滑りによると考えられる。
/
逆変態挙動山本 雅博*; 林 重成*; 鵜飼 重治*; 大塚 智史; 皆藤 威二
no journal, ,
高速増殖炉燃料被覆管としての使用が期待されている9Cr-ODSフェライト鋼では、マルテンサイト相のほかに、残留相と呼ばれるフェライト相が出現し、高温強度が大幅に向上することがわかっている。本研究では、9Cr-ODSフェライト鋼における酸化物粒子分散と/逆変態挙動について検討した。残留相と呼ばれるフェライト相とマルテンサイト相を区別するために、フェライト単相の13Cr-ODSフェライト鋼(Fe-13Cr-0.02C-2.0W-0.2Ti-0.35YO)とマルテンサイト単相の9Cr-ODSマルテンサイト鋼(Fe-9Cr-0.20C-2.0W-0.20Ti-0.35YO)をそれぞれメカニカルアロイング処理とホットプレス(1150C
3h)により作製した。試料の特性評価として、TEM観察,SEM観察,ビッカース硬さ測定,熱膨張測定を行った。9Cr-ODSマルテンサイト鋼における昇温時の相から相への逆変態は、炭化物の分解に伴う炭素の母相への再固溶とともに進行する。また、13Cr-ODSフェライト鋼と9Cr-ODSマルテンサイト鋼との比較から、昇温時に析出する酸化物粒子の1150C3h保持中での成長をフェライト/オーステナイト母相との関係で考察した。
遠藤 正樹*; 坂口 紀史*; 木下 博嗣*; 渡辺 精一*; 山下 真一郎; 矢野 康英; 川合 將義*
no journal, ,
本研究では、粒界制御材(GBEM)の耐IASCC特性の基礎的調査として、Heイオン照射後の粒界偏析挙動及び腐食挙動を明らかにすることを目的とし、SUS316L GBEMに対し、鋭敏化処理(700C, 120h)あるいはHeイオン照射(400C, 2.2dpa)した後、TEM-EDSを用いて評価した。さらに、10%シュウ酸水溶液中で電解エッチングを行い、再びTEM観察することで粒界部の腐食挙動を調査した。Heイオン照射材に対しシュウ酸水溶液中で電解エッチングを行ったところ、ランダム粒界では粒界腐食により膜厚が減少している様子が観察された。一方、双晶粒界では膜厚の変化は全く見られなかった。さらに、双晶粒界を含む階段状の
3対応粒界や粒界三重点近傍においては、双晶粒界により粒界腐食のネットワークが分断化されることが明らかとなった。これより、低値対応粒界を高密度に含むGBEMは、照射下においても優れた耐粒界腐食特性を示すことが期待される。
大貫 駿*; 阿部 浩之; 松村 義人*
no journal, ,
水素吸蔵合金は水素貯蔵材料,電池材料,アクチュエーター材料などへの応用が期待されている。しかし、実用化には水素吸収・放出速度の向上や水素吸蔵量の多い合金開発などの課題がある。この中でも水素吸蔵量は合金の種類によって可能な最大量が決まってしまうが、水素吸放出速度は、材料の表面状態に非常に敏感であるため表面を改質することで能力向上が図られると考えられている。そこで、表面改質の手法として知られている電子線照射技術を用いて、実用材料である希土類系合金LaNi
Al
の水素吸放出速度の向上を試みた。電子線照射条件はエネルギー2MV,フルエンス8.2810
cm
とし、水素吸蔵実験は電気化学的手法にて実施した。また構造解析にはX線回折装置(XRD)、表面組成分析には電子線プローブマイクロアナライザ(EPMA)を用いた。水素吸収速度測定の結果、照射サンプルは未照射サンプルに比べ数倍吸収速度が速くなることがわかった。これによりLaNi系合金について電子線照射実験による表面改質が有効であることが判明した。
-Fe中の不純物元素の析出に関する傾向予測都留 智仁; 鈴木 知史; 加治 芳行; 塚田 隆
no journal, ,
軽水炉圧力容器鋼は、中性子照射による格子欠陥の生成や不純物元素の析出によって脆化することが知られている。3次元アトムプローブなどの分析から元素偏析を直接観察することができる一方、多様な不純物の析出挙動に対する体系的な理解は困難である。本研究では、第一原理計算によりBragg-Williams近似に基づく相互作用パラメータとクラスタリングの自由エネルギーを評価し、さまざまな元素の-Fe中での析出傾向を予測した。その結果、Cu, Mn, Niでは相互作用パラメータが正の値をとり、クラスタリングの自由エネルギーが減少することから、これらの元素はマトリクス中に析出しやすい傾向があることがわかった。一方、NbやTaは安定化元素として知られているが、計算結果からも析出しにくい傾向を示した。これらの傾向は、照射材に対する3次元アトムプローブ観察から得られる結果とよく一致しており、二元系合金の析出挙動を体系的に予測できることを示した。
野際 公宏; 西村 昭彦; 井上 賢紀; 大塚 智史; 横山 淳; 大久保 忠勝*; 宝野 和博*
no journal, ,
耐照射スウェリング性に優れたフェライト/マルテンサイト母相中にナノサイズの酸化物粒子を分散させて高温強度を改善した9Cr-ODS鋼は、高速増殖炉の燃料被覆管として研究が進められている。酸化物粒子の微細分散制御及びマルテンサイト(')相と残留フェライト(
)相とが共存する2相鋼組織制御が重要課題である。本研究ではレーザー補助3DAPによるナノサイズ酸化物粒子の解析を行い、各相中でのそれぞれの酸化物粒子の分散状態について比較検討を行った。ナノサイズ酸化物粒子の数密度はいずれの試料でも、110
10
cm
の範囲に分散しており、'相よりも相の方が高かった。この結果はこれまでのTEM観察結果や小角散乱法による結果と整合する。酸化物粒子は試料や相によらずほぼ一定でありTi, Y, Oで構成されていた。一方、マトリックス中では、TiO量は'相よりも相に多く検出され、酸化物粒子の生成メカニズムに密接に影響していると考えられる。
阿部 陽介; 實川 資朗
no journal, ,
鉄中でのSIAクラスターに対して新しい最適化アルゴリズムを用いて、各サイズのSIAクラスターについての最安定配位を求め、結合エネルギーのサイズ依存性を評価した。さらにこの手法を不純物炭素にも適用し、不純物炭素がSIAクラスターの安定性に与える影響を評価した。その結果、不純物炭素のSIAクラスターへの結合エネルギーは、SIAクラスターのサイズによらずほぼ一定値(0.6-0.9eV)をとることがわかった。これは、SIAクラスターの極限である刃状転位に対する不純物炭素の結合エネルギーが約0.7eVであることと整合する。したがって、照射下でのSIAクラスターの成長過程において、すべてのサイズのSIAクラスターが不純物炭素の影響を受けることが示唆されるため、反応速度論を用いてこの影響を評価した。
山口 正剛
no journal, ,
これまで鉄の粒界におけるさまざまな溶質元素の偏析による脆化・強化効果について第一原理計算を用いた研究を行ってきたが、その結果、溶質元素による粒界凝集エネルギー(表面エネルギーx2から粒界エネルギーを引いたもの)の変化が粒界脆化のカギを握っていることが明らかになってきた。今回は、その計算手法と破壊力学に基づいた理論的背景について説明するとともに、アルミニウム(Al)と銅(Cu)の粒界凝集エネルギーにおける水素の効果を計算した例を示す。AlやCuの環境劣化におけるミクロなメカニズムはいまだによくわかっておらず、表面エネルギー等の変化を実測するのは困難なため、第一原理計算による検証が必要である。また、鉄の水素脆化を理解するうえでの比較参照として役に立つと思われる。
北 憲一郎; 成澤 雅紀*; 間渕 博*; 杉本 雅樹; 吉川 正人
no journal, ,
ポリカルボシラン(PCS)に相溶性のある液状ポリマーを添加した場合、粘度の温度依存性,溶融紡糸特性に系統的な変化が見られることが知られている。今回、われわれは市販のシリコーンオイルの一種であるポリメチルフェニルシロキサン(PMPhS)に注目し、PCSにPMPhSを添加して作製したポリマーブレンドの紡糸性を調べるとともに、得られた繊維の不融化及び焼成後の物性を評価した。PMPhSは、PCSに対し30mass%まで分離することなく混合可能であり、その混合量が増加するにつれてポリマーブレンドの軟化点が低下する傾向にあった。このポリマーブレンドを紡糸すると、PMPhSを15mass%含有させたポリマーにおいて、その紡糸直後の繊維直径の平均は約12
mで極小となった。この繊維を熱酸化不融化すると繊維間の融着が観察されたが、線酸化または電子線無酸化不融化では融着は発生せず、焼成後も独立な繊維が得られた。ただし焼成後の繊維表面には微細な欠陥が多く観察され、その平均引張強度は約0.6GPaまで低下した。これらの結果から、PMPhSはPCSに対して比較的高い相溶性があり、放射線不融化を行うことにより、細径繊維が形成できることがわかった。
鈴木 裕士; 今福 宗行*; 才田 淳治*; Setyawan, A. D.*; 加藤 秀実*
no journal, ,
中性子回折法により10vol%-Zr
Al
Ni
Cu
金属ガラスの変形挙動を測定した。まず、本材料の単軸引張負荷における弾性変形挙動をセルフコンシステントモデルで表すことができることを確認した。また、本材料における高い圧縮強度は、両相の熱膨張係数差により発生した残留応力と、金属ガラスの負担する相応力が、単軸負荷応力に比べて5%程度小さいことに起因していると考えられる。