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宮澤 健; 丹野 敬嗣; 今川 裕也; 橋立 竜太; 矢野 康英; 大塚 智史; 皆藤 威二; 光原 昌寿*; 中島 英治*; 大沼 正人*; et al.
no journal, ,
高速炉用9Cr-ODS鋼燃料被覆管の実用化に向けた強度基準整備を進めている。温度と時間を統一的に表す指標であるLarson-Millerパラメータ(LMP)と累積損傷則(Life fraction法)を用いて、変形・破壊モードが異なる各種強度データを統一評価する手法が提案されている(以下、LMP-Life fraction法と呼ぶ)。この評価手法を用いて、炉内で想定される応力・温度変動条件での9Cr-ODS鋼の破断強度を単一式で表せる可能性がある。本研究では、9Cr-ODS鋼のクリープ試験データ、引張試験データ及び急速加熱バースト試験データを用いて、事故時を含む広い温度範囲でLMP-Life fraction法の9Cr-ODS鋼への適用性を評価した。
高梨 弘毅
no journal, ,
金属人工格子とは、異種金属をナノメートルスケールで積層した人工物質である。金属人工格子の研究はスピントロニクスという新たな分野を生み、21世紀に入りスピントロニクスは大きく成長した。そしてスピントロニクスの発展の中で、今また金属人工格子の新たな有用性が注目されている。本講演では、発表者のこれまでの成果を中心に、金属人工格子の研究の流れと最近のトピックスをまとめて示す。
都留 智仁; Lobzenko, I.
no journal, ,
ハイエントロピー合金(HEA)やゴムメタルなどの高濃度合金系において、強度と延性・靭性を両立した優れた力学機能が発見されており、高濃度の合金元素による優れた特性が注目を集めている。最近の研究から、BCC構造を持つHEAは、高濃度合金の固溶強化だけでは説明できない特異な力学挙動を示すことが確認されている。本研究では、第一原理計算と線張力モデル、および第一原理計算の結果を学習した機械学習ポテンシャルを用いて、特異な力学特性の起源について検討を行った。TiZrNbHfTaで見られる比較的高い強度と特異なすべり異方性は、高濃度のIV族元素による転位運動の本質的な特性に起因することが、計算により明らかになった。これらの特徴が転位運動に及ぼす影響を、転位の線張力モデルを用いて再現した結果、局所的に異なるエネルギー表面により、キンク形成が不均質になり、降伏応力が増大することを定性的に示すことに成功した。
Gong, W.; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Mao, W.; 相澤 一也
no journal, ,
J-PARC MLFに設置されているTAKUMIは、材料工学や機械工学に関する研究を目的した飛行時間型中性子回折装置である。TAKUMIは工学研究に適した波長レンジ、高中性子束と高分解能をバランスよく備えている。また、多様な試料環境が利用可能であり、構造物の残留応力マッピングと様々な工学プロセスのin-situ測定に適した装置である。TAKUMIでは、得られた格子ひずみ(応力), 相分率, 転位組織, 集合組織などのグローバル平均の結晶学的情報を用いて、工学材料における残留応力の定量評価、様々な環境における変形機構や熱加工処理中の組織変化などの動的現象を追うことができ、多くの成果を挙げている。コロナ禍の中、装置スタッフによる代行実験によって課題を実施してきたが、国内外のユーザーが徐々に現場に戻りつつある。当日は、試料環境装置の整備状況や、鉄鋼・非鉄金属などの材料を対象としてTAKUMIを活用して行われた最新の研究成果を紹介する。
Gong, W.; Zheng, R.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; 辻 伸泰*
no journal, ,
Precipitation hardening in magnesium (Mg) alloys is generally due to the interactions between the precipitates and deformation modes. The precipitates formed in Mg alloys with rod-shaped or plate-shaped always keep a specific crystallographic orientation relationship with the HCP matrix. As a result, the rod-shaped or plated-shaped precipitates exhibit different interactions with the deformation modes depending on the geometric relationships between the precipitates and dislocation glide or twinning shear directions in the surrounding HCP lattices. Even many efforts have been devoted to clarify this phenomenon, the quantitative contributions of precipitation hardening on various deformation modes are still not fully understood. In-situ neutron diffraction can provide the bulk averaged crystallographic information such as lattice strains, dislocation density and texture for interpretating macroscopic deformation behavior. The Elastic-Plastic Self-Consistent (EPSC) polycrystal model is suitable to account for the deformation behavior in Mg alloys. In present study, the combination of in-situ neutron diffraction and EPSC modeling was employed to investigate the precipitation hardening behavior in a Z6 Mg alloy.
矢野 康英; 丹野 敬嗣; 大塚 智史; 光原 昌寿*; 中島 英治*; 外山 健*; 大沼 正人*
no journal, ,
Na冷却高速炉用燃料被覆管の候補材料として研究開発されている9Cr-ODS鋼の1000
Cを超えるような超高温における組織安定性について、結晶粒成長の違いに着目した光学顕微鏡観察を11Cr-耐熱鋼(PNC-FMS)と比較し、実施した。その光学顕微鏡写真を第73回金属組織写真賞作品に応募する。
鈴土 知明; 海老原 健一; 都留 智仁; 森 英喜*
no journal, ,
BCC金属は構造材料として様々な用途に使われているが、それらは低温領域では脆性的になり、水素等の不純物によって脆性が促進されることが知られている。現象をモデル化して適切に予測することが望まれるが、そのメカニズムは非常に複雑でありモデル化は容易ではない。発表者らはこれまでFeの機械学習ポテンシャルを用いてペニー型へき開のシミュレーションを行い、{110}面では転位の射出によってき裂進展が抑制され、実験的にへき開が観測されない事実と整合する結果が得られている。今回、転位の射出に関してより詳細な解析を行ったので報告する。
-Tiにおける単軸引張特性吉田 陽輝*; 足立 望*; 諸岡 聡; 徐 平光; Harjo, S.; 戸高 義一*
no journal, ,
工業純チタン(Ti)金属は、常温常圧下ではhcp構造の
相であるが、圧力上昇によってC6型構造Pearson Symbol: 
, Prototype: 
の相へ圧力誘起相変態を生じる。相は通常高圧下でのみ存在する相である。しかし、巨大ひずみ加工の一つである高圧下ねじり(High-Pressure Torsion: HPT)加工により、相は常温常圧下でも安定化することが明らかとなった。HPT加工は純Ti, 純Zrにおける相単相バルク試料を作製できる唯一の方法であり、これを活用することで相の諸特性を明らかにすることができる。また、HPT加工によって生じる相は塑性変形によって変形集合組織を形成する。本研究では、中性子回折法を用いてHPT加工によって形成した-Tiの変形集合組織を調査した。また、形成した変形集合組織を活用し単軸引張試験における変形挙動と結晶方位の関係を調査した。中性子回折の結果、圧力2.5GPaでHPT加工した試料は相単相であり、得られた極点図から(0001)がHPT加工した試料板面に平行に配向することが分かった。圧力5GPaで加工した試料では、概ね相単相となり、(0002)が板面に対して垂直に配向することが分かった。また、破断形状と集合組織, シュミット因子の関係から、活動し得るすべり系を検討した。その結果、すべり系として(11
0)〈0001〉, (10
0)〈0001〉の活動が示唆された。
鈴木 和也; 高梨 弘毅
no journal, ,
ハイエントロピー合金(HEA)は、優れた力学特性,耐熱性,耐食性,耐照射性などから大きな注目を集めているが、そのほとんどは構造材料としての応用を指向した研究である。HEAは空間対称性が局所的に破れた系の集合体であり、スピン軌道相互作用が顕在化し、従来合金には見られない優れた電磁機能が生じる可能性を有している。特にスピントロニクス分野が得意とするナノスケールで高度に構造制御されたナノ積層薄膜の作製方法を適用することによりHEA材料の新たな用途開拓が期待される。本研究では、室温よりも高いキュリー温度を示すFeNiCoCuPd合金に着目し、その薄膜の作製と基本特性について報告する。
齋藤 隼輝*; Yu, H.*; 井上 耕治*; Zimo, G.*; 近藤 創介*; 笠田 竜太*; 永井 康介*; 大場 洋次郎; 廣井 孝介
no journal, ,
耐照射性と高温強度を併せ持つ酸化物分散強化銅合金(ODS-Cu)の形態にZr添加が及ぼす影響を、小角散乱法と3次元アトムプローブ、透過型電子顕微鏡を用いて調べた。その結果、Zr添加によりイットリウム系酸化物分散粒子が微細化することを明らかにした。これは、高強度化に寄与していると考えられる。また、酸化物分散粒子の構造が、鉄系のODS合金で知られているものとは異なり、蛍石構造イットリア安定化ジルコニアと一致することを明らかにした。
若井 栄一; 能登 裕之*; 柴山 環樹*; 中川 祐貴*; 石田 卓*; 牧村 俊助*; 涌井 隆; 古谷 一幸*; 安堂 正己*
no journal, ,
エネルギー,原子力,高エネルギー加速器標的システム,核融合,生体等の分野では、放射線によって材料や機器に劣化が生じるため、高い耐久性や優れた機能を持つ新物質の創出が期待される。本研究では、低放射化性の元素(NiとCoを含まない)からなるFe系, Ti系, W系のハイエントロピー合金(HEA)に対し、Fe系は、高周波溶解法で、Ti系は、コールドクルーシブル浮揚溶解法で、W系は、金属粉末を用いたアーク溶解法で作製した。これらの材料については、X線回折法,組織観察,硬さ測定,磁気測定,電気抵抗測定,操作型透過形電子顕微鏡STEM(または、TEM, SEM)とエネルギー分散型X線分光法,超音波測定,熱間等方圧加圧(HIP)法の試験を実施した。これらのHEAは、通常の合金に比べて非常に硬く、また、Fe系HEAにおいては、磁気特性とそれに関する微細組織の解析では、微小な磁区構造等の興味深い特性を有すことが分かった。特に、鉄系とW系のHEAでは、HIP処理によって生じる結晶構造や方位及び内部組織の変化並びに付随する高温と圧力の効果によって磁気特性や材料強度特性に大きな影響を及ぼすことが分かってきた。
伊東 祐斗*; 江草 大佑*; 山口 正剛; 阿部 英司*
no journal, ,
長周期積層規則構造相を含むMg合金は、ひずみを加えることで、キンク変形組織を形成し高強度化するが、その機構は不明である。本研究では、hcp金属を対象に第一原理計算により導出される一般化積層欠陥エネルギー(GSFE: Generalized Stacking Fault Energy, 通称 
-surface)を用いて、一軸圧縮応力下におけるせん断変形の異方性を検証することで、hcp構造の変形機構の理解を深め、キンク変形現象に与える影響を検討することを目的としている。今回はhcp-Mgについて、最密面内方向に一軸圧縮した状態における最密面内方向へのすべりを第一原理計算を用いて検証した。圧縮によって本来等価なすべり方向に異方性が現れたが、この挙動は剛体球的なモデルと一致することが分かった。