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岡田 美智雄*; 津田 泰孝*; 吉越 章隆; Di
o, W. A.*
銅と銅合金, 56(1), p.232 - 236, 2017/00
超音速酸素分子ビームを用いたCu
Au(111)の酸化過程の表面温度依存性を解明した。実験はSPring-8放射光X線光電子分光(XPS)を用いた。酸素ビーム照射前の表面では、表面第一層にAu原子が析出しているが、酸化して0.5ML程度の酸素が吸着すると表面にCuが析出し酸素吸着層を形成し、第2, 3層にAuが多く存在する特異な構造を形成する。表面温度300Kでは、0.5ML程度で飽和吸着し、亜酸化銅は成長しなかった。一方、Cu(111)ではCuAu(111)よりも、効率よく酸化が起こり、亜酸化銅が成長した。これは、CuAu(111)では、0.5ML程度で第2, 3層にAu原子が多く存在し衝突誘起吸収機構による酸化を阻害するためである。理論計算からもO原子のバルクへの拡散障壁は、CuAu(111)で大きくなっている。ごく一部Cu原子が多く存在するサイトでは衝突誘起吸収機構により亜酸化銅が生成した。一方、表面温度400および500Kでは、酸化が進み亜酸化銅の成長が見られた。400Kでは、表面上に酸化物が成長し、バルクへの酸化はまだ押さえられているが、500Kでは、バルクへと亜酸化銅が成長し、保護膜機能は壊れることがわかった。
斎藤 滋; 大内 伸夫; 深谷 清*; 石山 新太郎; 土屋 佳則; 中嶋 秀夫
JAERI-Tech 2003-027, 63 Pages, 2003/03
JAERI-Tech-2003-027.pdf:19.84MB
超伝導加速器や核融合炉等の超伝導コイル及びその周辺には、複数の異材継ぎ手が必要である。核融合炉の場合、超伝導コイルジャケットの候補材の一つに純チタンが挙げられている。純チタンは超伝導コイル焼成時の酸素濃度管理が比較的楽であるほか、熱収縮率,非磁性,耐食性,加工性などの面でも優れているためである。また、コイルの接続部には電気抵抗が小さい銅合金が使われ、支持構造材には極低温用のステンレス鋼が使用される。そのため機器の製作にはこれらの材料の接合技術の開発が不可欠であり、原研では熱間等方加圧(Hot Isostatic Pressing ; HIP)法による接合技術の開発に着手した。HIP法は接合強度や寸法精度に優れ、立体面や大型機器の接合も可能である。本研究ではHIP法による銅合金と純チタン及び極低温用ステンレス鋼(JJ-1)の接合試験を行い、組織観察や引張り,曲げ試験等により最適なHIP条件の選定と接合強度の評価を行った。
斎藤 滋; 深谷 清*; 石山 新太郎
JAERI-Tech 2002-058, 30 Pages, 2002/07
JAERI-Tech-2002-058.pdf:2.56MB
現在、ITER等の核融合炉の設計では、ダイバータ等のアーマ材に高融点タングステン合金の適用が検討されている。一方、アーマ材の背後に接合されるヒートシンクには、その熱伝導率の高さや機械的特性から、無酸素銅やアルミナ分散強化銅などの銅合金が提案されている。プラズマ対向機器の製作には両者の信頼できる接合技術の開発が不可欠であり、原研では熱間等方加圧(Hot Isostatic Pressing; HIP)法によるタングステンと銅合金の接合技術の開発を進めてきた。本研究では金箔を用いたタングステンと銅合金のHIP接合試験を行い、最適なHIP条件の選択と、引張り試験による接合強度の評価を行った。その結果、最適接合条件は850
・2時間・147MPaで、金箔なしの場合よりも150も低い温度で接合が可能となった。しかも接合強度は金箔なしの場合と同様であることがわかった。
石山 新太郎; 馬場 信一; 深谷 清; 衛藤 基邦; 秋場 真人; 佐藤 真人*; 荒木 俊光*; 山口 正治*; 山崎 誠一郎*
日本原子力学会誌, 42(7), p.669 - 677, 2000/07
ロボットによる新しいその場補修技術の確立を目的に、核融合炉実験の運転中に生じたダイバータ機器のアーマタイル/銅合金接合部の損傷部位を想定したC/Cコンポジット製アーマタイル/銅材料の繰返しろう接合試験並びに再結合材の強度試験を実施した。その結果、繰返しろう接合試験の最適条件並びに再ろう接材の強度材料を把握するとともに、再ろう接強度等の機械的特性やその信頼性が高まることを実証した。また、さらにロボット技術を前提にしたアーマタイル/銅合金接合部の損傷部位の繰返しその場補修技術に関する知見を得た。
石山 新太郎; 秋場 真人; 衛藤 基邦
Journal of Nuclear Science and Technology, 37(1), p.90 - 101, 2000/01
核融合実験炉のダイバータターゲットプレート部のアーマータイル/冷却基盤のろう接材の機械的特性に与える照射の影響を調べるため、低Z材料のベリリウムとアルミナ分散銅のHIP直接接合試験片の照射試験(照射温度:746~788K、照射量:2.8
10
n/cm
(
0.18MeV))を実施し、照射材の室温における機械的特性を把握した。その結果、次の結論が得られた。(1)未照射・照射接合試験片は、銅合金と同様な変形挙動を示す一方、接合強度はベリリウム材の破断歪み限界に支配されている。(2)接合材の破断は、未照射及び照射接合材において接合界面で生じ、照射により接合材の強度は、未照射接合材に比べて約10~20%低下した。(3)また、照射接合材の破断歪みも未照射接合材に比べて0~30%程度減少した。(4)未照射・照射接合試験片の破壊はすべて接合界面で生じた。
黒田 敏公*; 秦野 歳久; 榎枝 幹男; 佐藤 聡; 古谷 一幸; 高津 英幸; 岩立 孝治*; 西田 精利*
Journal of Nuclear Materials, 258-263, p.258 - 264, 1998/00
被引用回数：12 パーセンタイル：68.65(Materials Science, Multidisciplinary)ITERのブランケットではその第一壁表面にプラズマ対向アーマとしてベリリウムが接合されることとなっている。このベリリウムアーマは基本性能運転段階で設置される遮蔽ブランケットでは第一壁ヒートシンクとしての銅合金に、また、拡張性能運転段階で設置される増殖プラズマでは第一壁構造材であるステンレス鋼に接合される。ここでは、高温静水圧加圧(HIP)法を用いた、ベリリウム/銅合金及びベリリウム/ステンレス鋼の接合試験結果について報告する。種々の中間材を用い、接合試験片に対するせん断試験及び衝撃試験を実施した結果、ベリリウム/銅合金接合では、Ag中間材あるいは中間材なしとした700
CHIP、又は、Cr/OFCuあるいはOFCuを中間材とした550CHIPが、また、ベリリウム/ステンレス鋼接合では、Ti中間材を用いた700~800CHIPで比較的高い接合強度を得られることがわかった。
坂本 直樹*; 斎藤 滋; 加藤 将和*; R.Solomon*; 河村 弘
Proc. of 5th Int. Workshop on Ceramic Breeder Blanket Interaction, 0, p.207 - 214, 1996/00
ベリリウムは、核融合炉の第一壁及びダイバータ等のプラズマ対向材料として注目されている。特に、ダイバータとして利用される場合は、銅合金との接合による強制冷却が想定されている。この場合、ベリリウムと銅合金の両立性が問題となる。本研究では、これらの観点から、ベリリウムと無酸素銅、ベリリウム銅及びアルミナ分散強化銅との両立性を調べた。この結果、何れの銅合金についても
相及び
相が400Cから生成し、加えて700Cでは
相が確認された。また、アルミナ分散強化銅については顕著な反応が見られた。
喜多村 和憲*; 高津 英幸; 小泉 興一; 常松 俊秀
JAERI-Tech 95-032, 17 Pages, 1995/05
核融合炉ブランケットに作用するプラズマ崩壊時の電磁力低減対策として、第一壁を電気接続する構造概念の実用性について検討した。適用した構造概念は、電気接続部を銅合金からなる薄板多層板で構成し、隣接する第一壁間にボルトとキーで固定する構造である。検討は電気接続部のプラズマ熱負荷、ジュール発熱に関する熱的検討、強大な電磁力に耐える機械的剛性およびブランケット匡体の熱膨張吸収のための柔軟性等を検討し、上記問題点を満足する電気接続部構造の最適設計領域を求めた。また、設計可能領域を満たす薄板多層板の第一壁電気接続構造を提案した。その結果、熱的、機械強度的および製作的に満足する構造であるも、設計可能領域が狭く、ブランケット匡体の製作精度の信頼性を考慮すると、今後さらに詳細な最適化検討が必要であると判断された。
石山 新太郎; 深谷 清; 衛藤 基邦; 秋場 真人
Fitness-For-Service and Dicisions for Petroleum and Chemical Equipment (PVP-Vol. 315), 6 Pages, 1995/00
核融合炉ダイバータ冷却構造体材料として有力な3種類の銅合金、無酸素銅、アルミナ分散銅、W/Cuコンポジット材の高温強度試験及び高温疲労試験を行い、それぞれの特性を比較検討した。その結果(1)高温強度は、室温から500CまでW/Cuアルミナ分散銅(DSC)無酸素銅(OFHC)の順で高く、OFHCについては400C以上で再結晶化による急激な強度の低下が見られた。(2)高温疲労寿命はW/Cu
DSCOFHCの順で室温で長く、400C以上では、OFHCに再結晶化による短寿命化が見られた。この温度での寿命はOFHCE/CuDSCであった。高温強度が高いW/Cuの室温での寿命がOFHCやDSCに比べて短いのは、ヤング率がW/Cuの場合他の材料と比べて高くこのため同ひずみ振幅における疲労試験中に発生する応力が他の材料に比べて高くなるためである。
O-dispersed copper and SS316 joints fabricated by friction welding method土谷 邦彦; 河村 弘; 斎藤 実
Fusion Technology 1994, Vol.1, 0, p.447 - 450, 1995/00
高強度及び伝導度を有する銅合金の使用が、核融合装置のダイバータ及び第1壁において考えられている。銅合金の中で、アルミナ分散強化銅が有望視されており、最近、アルミナ分散強化銅とステンレス鋼の接合技術の開発が行われている。本研究において、摩擦圧接法によるアルミナ分散強化銅とSS316の継手を試作し、それらの試作した継手と無酸素銅とSS316の継手の機械的特性評価を行った。評価項目として、これらの継手の引張強度、金相観察及びEPMA分析を実施した。その結果、継手の機械的強度は、ほぼ接合母材(銅合金)に匹敵する値が得られ、異材継手としての使用に耐えうる特性が得られた。
楠戸 伊緒里
PNC TN8420 93-016, 63 Pages, 1993/10
現在、オーバーパックの候補材の1つとして銅系材料が検討されており、そのオーバーパックの寿命予測を行うために銅および銅合金の腐食挙動を調べることは、長期間にわたる放射性核種の閉じ込め能力を検討するうえで非常に重要である。本報告書では、諸外国における銅系オーバーパックの腐食挙動の研究について、オンライン検索システムを利用した文献調査を行った。対象文献数は10件であり、主な腐食形態は以下のようなものであった。 (1)均一腐食(2)孔食(3)応力腐食割れ これらの腐食に影響を及ぼす因子として検討されたものは、溶存酸素濃度、放射線の存在、硫化物イオンに代表される無機イオン濃度、圧縮ベントナイトの存在、温度等であった。
-phase Cu-Al-Ni alloy森井 幸生; 飯泉 仁; 舩橋 達; H.R.Child*
Proceedings of International Conference on Martensitic Transformations, p.150 - 153, 1986/00
日米協力によりオークリッジ国立研HFIRに据えつけられた広角中性子散乱装置(WAND)を使用し、CuAlNi合金の散漫散乱実験を行なったのでその結果を報告する。 単結晶試料を用い(001)逆格子面(l=0,1,2およびその近辺)での弾性散乱を広範囲にわたって測定したところ、主なブラッグ散乱を含む〔110〕軸に沿って散漫散乱がほぼ棒状に表れていることがわかった。この結果は、以前報告したようにこの合金における〔110〕TA音波が非常に低いエネルギーを持つこと、つまりこの合金のマルテンサイト相変態の異常な前駆現象と密接に関係していると考えられる。 得られた散漫散乱強度は2次元的な濃淡図法や等高図法、3次元的な鳥かん図法を用いて情報密度の高い表示を行う。
富満 広; 鎌田 耕治*; 土井 健治
Physica B; Condensed Matter, 120, p.96 - 102, 1983/00
中性子回折トポグラフィー(NDT)によって、種々の銅合金の下部組織(Substructure)を観察した結果を報告する。合金の製法は、いずれもブリッジマン法である。まず、直径3cm、長さ10cmの大型のCu-5%Ge合金の場合は、成長方向〔110〕に平行な(001)層が約30枚集まって結晶を作っていること。各々の(001)層は、中心にうすい(001)板があって、その両側の表面に対照的かつ垂直に、(100)や(010)の指数をもつ板構造が格子状に付着している。次に、〔111〕方向に成長させたCu-14%Ni合金の場合には、一つの(110)面に垂直な〔100〕方位を持つ構造が支配的であることが判明した。いずれの場合にも、見出された下部組織と、溶質原子の濃度分布・結晶格子定数・結晶完全性などとの関連をもとに、稀薄合金の成長機構を論ずる。
