Tensile behavior of dual-phase titanium alloys under high-intensity proton beam exposure; Radiation-induced omega phase transformation in Ti-6Al-4V

石田 卓*; 若井 栄一; 牧村 俊助*; Casella, A. M.*; Edwards, D. J.*; Prabhakaran, R.*; Senor, D. J.*; Ammigan, K.*; Bidhar, S.*; Hurh, P. G.*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 541, p.152413_1 - 152413_12, 2020/12

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2020.152413

ブルックヘブン研究所のリニアックアイソトープ製造施設において、ビーム窓材料としてのチタン合金を含む加速器ターゲット用の様々な材料試料に対して、181MeVのエネルギーを持つ高強度陽子ビーム照射を行った。引張試験では、+相のTi-6Al-4VのGrade-5及びGrade-23 ELI(侵入型固溶元素の不純物が低い)合金では硬さの増加と延性の大幅な低下が見られたが、相単相に近いTi-3Al-2.5VのGrade-9合金では照射後も数%の均一な伸びを示した。Ti-6Al-4Vに関する透過型電子顕微鏡による解析では、相の各結晶粒に2nm以下のサイズの欠陥クラスターが高密度に存在することが明らかになった。また、相粒には転位ループやブラック・ドットのような照射欠陥は観察されなかったが、回折パターンからは、形成が進んだ段階のオメガ相の析出が確認された。相における放射線誘起の相変態は、相が少ないTi-3Al-2.5V合金と比較して、Ti-6Al-4V合金の延性の損失を大きくさせている可能性がある。