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論文

Stability of $$gamma$$' precipitates in nickel based oxide dispersion-strengthened superalloys under high-temperature and heavy irradiation conditions

金野 杏彩; 大野 直子*; 鵜飼 重治*; 近藤 創介*; 橋冨 興宣*; 木村 晃彦*

Materials Transactions, 60(11), p.2260 - 2266, 2019/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

次世代高温ガス炉は、過酷な温度・照射条件が想定されており、その炉心材は1000$$^{circ}$$C・100dpaもの条件を満たす必要がある。そこで、更なる高温強度実現のため、Feよりも高温強度に優れるNi基合金が候補材として挙げられている。その中でもNimonicPE16は有力な候補材の一つであるが、650$$^{circ}$$C・50dpaの条件で$$gamma$$'相の溶解・結晶粒界への再析出による強度低下と脆化が生じてしまうため、更なる耐照射性の向上が必要とされている。そこで、本研究では、$$gamma$$'相析出型Ni基超合金に酸化物粒子を分散させることでこれまでのNi基合金を凌駕する$$gamma$$'析出型Ni基ODS超合金(MS4)を開発し、高温重照射影響を評価することを目的とした。イオン照射実験は600$$^{circ}$$Cから1000$$^{circ}$$Cの温度範囲で100dpaの条件で行われた。照射後、$$gamma$$'相は600$$^{circ}$$CではCuboidalな形状を維持したまま、800$$^{circ}$$Cでは形状が崩れながらも成長していることが判明した。これはNHMモデルに基づく成長速度式から説明されるが、1000$$^{circ}$$Cにおいては、照射全域に$$gamma$$'相が析出しており800$$^{circ}$$Cまでとは全く異なる現象が起こることが明らかとなった。本研究では、新たに$$gamma$$'相の照射下挙動のモデル化を試みた。

口頭

Ni基ODS超合金における$$gamma$$'の高温重照射下安定性

金野 杏彩; 大野 直子*; 鵜飼 重治*; 近藤 創介*; 橋冨 興宣*; 木村 晃彦*

no journal, , 

これまで高速炉用として研究されてきた$$gamma$$'析出型Ni基超合金は$$sim$$600$$^{circ}$$C程度の照射により$$gamma$$'の溶解、結晶粒界への再析出が問題となっていた。今後、炉心が1000$$^{circ}$$C以上に及ぶ次世代高温ガス炉の開発にあたっては、より高温かつ重照射環境に適用可能な材料が必要である。高温環境下で使用されるガスタービン用に用いられているCuboidal形状の$$gamma$$'を析出させたNi基超合金については照射データが乏しく、これをODS化した材料について検討がなされたことは未だかつて無い。本研究では、He粒界脆化やスエリング抑制を図るために開発したナノサイズ酸化物粒子を微細に分散させた$$gamma$$'析出型Ni基ODS超合金について、$$gamma$$'の照射下での安定性を明らかにする。

口頭

Irradiation effects on phase stability of $$gamma$$$$prime$$ precipitates in nickel based oxide dispersion-strengthened superalloys under severe conditions

金野 杏彩; 大野 直子*; 鵜飼 重治; 近藤 創介*; 橋冨 興宣*; 木村 晃彦*

no journal, , 

現在、1273K以上、100dpaにも及ぶ過酷環境である炉心を有する、高温ガス炉やガス冷却高速炉において、材料開発が積極的に行われてる。従来の研究では、この候補材料として、Fe基合金よりも高温強度に優れるNi基合金が研究されてきたが、高温強度を担保する$$gamma$$$$prime$$相は650$$^{circ}$$C・50dpaの条件で$$gamma$$$$prime$$相の溶解・結晶粒界への再析出による強度低下と脆化が生じてしまうことが明らかとされた。そこで、我々は、脆化を抑制するために、商用合金のCMSX10に微細な酸化物粒子を分散させることでこれまでのNi基合金を凌駕する$$gamma$$$$prime$$析出型Ni基ODS超合金(MS4)を開発した。本研究では、本合金における$$gamma$$$$prime$$相の高温重照射影響を評価することを目的とした。

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