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Multiple deformation scheme in direct energy deposited CoCrNi medium entropy alloy at 210K

Kim, Y. S.*; Chae, H.*; Woo, W.*; Kim, D.-K.*; Lee, D.-H.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Lee, S. Y.*

Materials Science & Engineering A, 828, p.142059_1 - 142059_10, 2021/11

CoCrNi medium entropy alloy (MEA) and stainless steel 316L (SS316L) were manufactured by direct energy deposition of additive manufacturing (DED-AM). Exceptional mechanical properties of DED CoCrNi at 210K were achieved by the activities of a multiple deformation scheme that changed from dislocation slip to twinning-induced plasticity followed by transformation-induced plasticity. While SS316L at room temperature has micro-twins, CoCrNi at 210K exhibited nano-twins, resulting from lower stacking fault energy. Moreover, transformed hexagonal close-packed (HCP) phases were found near the face-centered cubic (FCC) {111} grain boundaries, where remarkable stacking faults and severe lattice distortion were measured.


Investigation of the ground-state spin inversion in the neutron-rich $$^{47,49}$$Cl isotopes

Linh, B. D.*; Corsi, A.*; Gillibert, A.*; Obertelli, A.*; Doornenbal, P.*; Barbieri, C.*; Chen, S.*; Chung, L. X.*; Duguet, T.*; G$'o$mez-Ramos, M.*; et al.

Physical Review C, 104(4), p.044331_1 - 044331_16, 2021/10



Pairing forces govern population of doubly magic $$^{54}$$Ca from direct reactions

Browne, F.*; Chen, S.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; 緒方 一介*; 宇都野 穣; 吉田 数貴; Achouri, N. L.*; 馬場 秀忠*; Calvet, D.*; et al.

Physical Review Letters, 126(25), p.252501_1 - 252501_7, 2021/06

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



First spectroscopic study of $$^{51}$$Ar by the ($$p$$,2$$p$$) reaction

Juh$'a$sz, M. M.*; Elekes, Z.*; Sohler, D.*; 宇都野 穣; 吉田 数貴; 大塚 孝治*; 緒方 一介*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; 馬場 秀忠*; et al.

Physics Letters B, 814, p.136108_1 - 136108_8, 2021/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:74.98(Astronomy & Astrophysics)

($$p$$,$$2p$$)反応と$$gamma$$線分光を用いて$$^{51}$$Arの束縛状態と非束縛状態の核構造研究を行った。実験結果と殻模型計算を比較することで、2つの束縛状態と6つの非束縛状態を決定した。$$^{51}$$Arの束縛状態を生成する反応断面積が小さいことから、これは中性子数32, 34の顕著なsub-shell closureが存在している確かな証拠と解釈できる。


Effect of the difference in strength of hard and soft components on the synergetic strengthening of layered materials

Kim, J. G.*; Bae, J. W.*; Park, J. M.*; Woo, W.*; Harjo, S.; Lee, S.*; Kim, H. S.*

Metals and Materials International, 27(2), p.376 - 383, 2021/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:45.37(Materials Science, Multidisciplinary)

Heterogeneous structured materials achieve a combination of high strength and extreme ductility due to synergetic strengthening driven by conditions in the interfacial region. Although the origin of synergetic strengthening has been revealed to be strain incompatibility in the interfacial region, the effect of the strength difference between hard and soft phases on strengthening has not been investigated well. In the work reported in the present paper, the effect of the difference in strength of the hard and soft phases on synergetic strengthening was investigated by conducting in situ neutron diffraction tensile tests. As a result, it was determined that the dislocation density in a layered sheet of high Mn (HMn) steel/interstitial free (IF) steel is higher than that in a layered sheet of HMn/low carbon steel. The big difference in mechanical properties between HMn steel and IF steel induces a high stress gradient and results in additional dislocations.


HM and THM interactions in bentonite engineered barriers for nuclear waste disposal

Gens, A.*; Alcoverro, J.*; Blaheta, R.*; Hasal, M.*; Michalec, Z.*; 高山 裕介; Lee, C.*; Lee, J.*; Kim, G. Y.*; Kuo, C.-W.*; et al.

International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 137, p.104572_1 - 104572_19, 2021/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:96.18(Engineering, Geological)

放射性廃棄物を地層処分した際に、廃棄体やその周囲で起こる熱-水理-力学-化学が連成する現象を表現する連成モデルの開発と確証を目的に、国際共同研究「DECOVALEX 2019 (DEvelopment of COupled models and their VALidation against EXperiments 2019)」が実施された。DECOVALEX-2019の一つのタスクでは、スイスのモン・テリ岩盤研究所およびグリムゼル試験サイトで実施されている原位置試験(それぞれ、EB試験およびFEBEX試験)を対象とした解析課題であり、廃棄体定置後のベントナイト材料からなる緩衝材等の人工バリア及び岩盤を対象に緩衝材が不飽和から飽和に至る状態までの熱-水理-力学連成現象のモデル化に関する検討が行われた。このタスクでは4つのチームが様々なコンピューターコード、構成則を使用して水理-力学および熱-水理-力学の連成解析を実行し、計測データと解析結果の比較が行われた。本論文は、DECOVALEX-2019プロジェクトのこのタスクで得られた成果や課題等について取りまとめた論文である。


Enhancement of fatigue resistance by overload-induced deformation twinning in a CoCrFeMnNi high-entropy alloy

Lam, T.-N.*; Lee, S. Y.*; Tsou, N.-T.*; Chou, H.-S.*; Lai, B.-H.*; Chang, Y.-J.*; Feng, R.*; 川崎 卓郎; Harjo, S.; Liaw, P. K.*; et al.

Acta Materialia, 201, p.412 - 424, 2020/12

 被引用回数:13 パーセンタイル:92.23(Materials Science, Multidisciplinary)

We examined fatigue-crack-growth behaviors of CoCrFeMnNi high-entropy alloys (HEAs) under as-fatigued and tensile-overloaded conditions using neutron-diffraction measurements coupled with diffraction peak-profile analyses. We applied both high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and neutron-diffraction strain mapping for the complementary microstructure examinations. Immediately after a single tensile overload, the crack-growth-retardation period was obtained by enhancing the fatigue resistance, as compared to the as-fatigued condition. The combined mechanisms of the overload-induced larger plastic deformation, the enlarged compressive residual stresses and plastic-zone size, the crack-tip blunting ahead of the crack tip, and deformation twinning governed the pronounced macroscopic crack-growth-retardation behavior following the tensile overload.


$$N$$ = 32 shell closure below calcium; Low-lying structure of $$^{50}$$Ar

Cort$'e$s, M. L.*; Rodriguez, W.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Holt, J. D.*; Men$'e$ndez, J.*; 緒方 一介*; Schwenk, A.*; 清水 則孝*; Simonis, J.*; et al.

Physical Review C, 102(6), p.064320_1 - 064320_9, 2020/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:35.83(Physics, Nuclear)

理化学研究所RIBFにおいて、$$N$$=32同位体である$$^{50}$$Arの低励起構造を陽子・中性子ノックアウト反応,多核子剥離反応,陽子非弾性散乱と$$gamma$$線分光によって調査した。すでに知られていた2つに加えて、3$$^{-}$$状態の候補を含む5つの状態を新たに確認した。$$gamma$$ $$gamma$$ coincidenceによって得られた準位図は$$sd-pf$$模型空間での殻模型計算やカイラル2体・3体力による第一原理計算と比較した。陽子・中性子ノックアウト反応断面積の理論との比較により、新たに発見された2つの状態は2$$^{+}$$状態であり、また以前に4$$^{+}_{1}$$とされていた状態も2$$^{+}$$であることが示唆された。


DECOVALEX-2019 Task D; INBEB Final Report

Gens, A.*; Alcoverro, J.*; Blaheta, R.*; Hasal, M.*; Michalec, Z.*; 高山 裕介; Lee, C.*; Lee, J.*; Kim, G. Y.*; Kuo, C.-W.*; et al.

LBNL-2001267 (Internet), 210 Pages, 2020/10

放射性廃棄物を地層処分した際に、廃棄体やその周囲で起こる熱-水理-力学-化学が連成する現象を表現する連成モデルの開発と確証を目的に、国際共同研究「DECOVALEX 2019 (DEvelopment of COupled models and their VALidation against EXperiments 2019)」が2016年4月から2019年12月までの期間で実施された。DECOVALEX-2019のタスクDは、スイスのモン・テリ岩盤研究所およびグリムゼル試験サイトで実施されている原位置試験(それぞれ、EB試験およびFEBEX試験)を対象とした解析課題であり、廃棄体定置後のベントナイト材料からなる緩衝材等の人工バリア及び岩盤を対象に緩衝材が不飽和から飽和に至る状態までの熱-水理-力学連成現象のモデル化に関する検討が行われた。タスクDの参加チームは、IGN(チェコ), KAERI(韓国), NCU/TP(台湾), JAEA(日本)の4チームである。本報告書は、DECOVALEX-2019プロジェクトのタスクDの最終レポートであり、得られた成果や課題等について取りまとめたものである。


Dosimetric impact of a new computational voxel phantom series for the Japanese atomic bomb survivors; Methodological improvements and organ dose response functions

佐藤 達彦; 船本 幸代*; Paulbeck, C.*; Griffin, K.*; Lee, C.*; Cullings, H.*; Egbert, S. D.*; 遠藤 章; Hertel, N.*; Bolch, W. E.*

Radiation Research, 194(4), p.390 - 402, 2020/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:0.01(Biology)



The Joint evaluated fission and fusion nuclear data library, JEFF-3.3

Plompen, A. J. M.*; Cabellos, O.*; De Saint Jean, C.*; Fleming, M.*; Algora, A.*; Angelone, M.*; Archier, P.*; Bauge, E.*; Bersillon, O.*; Blokhin, A.*; et al.

European Physical Journal A, 56(7), p.181_1 - 181_108, 2020/07

 被引用回数:73 パーセンタイル:99.41(Physics, Nuclear)

本論文では、核分裂と核融合のための統合評価済み核データファイルのバージョン3.3(JEFF-3.3)について説明する。中性子との反応が重要な核種の$$^{235}$$U, $$^{238}$$U, $$^{239}$$Pu, $$^{241}$$Am, $$^{23}$$Na, $$^{59}$$Ni, Cr, Cu, Zr, Cd, Hf, Au, Pb, Biについて、新しい核データ評価結果を示す。JEFF-3.3には、核分裂収率, 即発核分裂スペクトル, 核分裂平均中性子発生数の新しいデータが含まれる。更に、放射崩壊, 熱中性子散乱, ガンマ線放出, 中性子による放射化, 遅発中性子, 照射損傷に関する新しいデータも含まれている。JEFF-3.3は、TENDLプロジェクトのファイルで補完しており、光子, 陽子, 重陽子, 三重陽子, $$^{3}$$He核, アルファ粒子による反応ライブラリについては、TENDL-2017から採用した。また、不確かさの定量化に対する要求の高まりから、多くの共分散データが新しく追加された。JEFF-3.3を用いた解析の結果と臨界性, 遅発中性子割合, 遮蔽, 崩壊熱に対するベンチマーク実験の結果を比較することにより、JEFF-3.3は幅広い原子核技術の応用分野、特に原子力エネルギーの分野において優れた性能を持っていることが分かった。


How different is the core of $$^{25}$$F from $$^{24}$$O$$_{g.s.}$$ ?

Tang, T. L.*; 上坂 友洋*; 川瀬 頌一郎; Beaumel, D.*; 堂園 昌伯*; 藤井 俊彦*; 福田 直樹*; 福永 拓*; Galindo-Uribarri. A.*; Hwang, S. H.*; et al.

Physical Review Letters, 124(21), p.212502_1 - 212502_6, 2020/05

 被引用回数:9 パーセンタイル:88.96(Physics, Multidisciplinary)

中性子過剰核$$^{25}$$Fの構造が($$p,2p$$)反応で調査した。$$pi 0d_{5/2}$$軌道の分光学的因子は1.0$$pm$$0.3と大きいが、一方で残留核である$$^{24}$$Oが基底状態である割合は約35%,励起状態は約0.65%であることが明らかになった。この結果は、$$^{25}$$Fのコア核$$^{24}$$Oは基底状態とは大きく異なり、$$^{24}$$Oの$$0d_{5/2}$$軌道に陽子がひとつ加わることで$$^{24}$$Oと$$^{25}$$Fの中性子軌道が相当に変化していると推測される。これは酸素同位体ドリップライン異常のメカニズムである可能性がある。


Comparison of dislocation density, twin fault probability, and stacking fault energy between CrCoNi and CrCoNiFe medium entropy alloys deformed at 293 and 140K

Woo, W.*; Naeem, M.*; Jeong, J.-S.*; Lee, C.-M.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; He, H.*; Wang, X.-L.*

Materials Science & Engineering A, 781, p.139224_1 - 139224_7, 2020/04

 被引用回数:6 パーセンタイル:76.25(Nanoscience & Nanotechnology)

To elucidate deformation behavior behind the exceptional mechanical properties of CrCoNi based medium entropy alloys, the deformation related microstructural parameters were determined by using in situ neutron diffraction and peaks profile analysis methods. Superior tensile strength and elongation of the CrCoNi alloy is relevant to higher twin fault probability ($$P_{tw}$$, up to 3.8%) and dislocation density ($$rho$$, up to 9.7 $$times$$ 10$$^{15}$$ m$$^{-2}$$) compared to those (1.3% and 3.4 $$times$$ 10$$^{15}$$ m$$^{-2}$$, respectively) of the CrCoNiFe at 293K. Meanwhile, at 140K, the $$P_{tw}$$ of the CrCoNiFe significantly increased up to 4.4% with the stable $$rho$$ of $$sim$$5.0 $$times$$ 10$$^{15}$$ m$$^{-2}$$ and its mechanical properties overwhelm those of the CrCoNi at 273K. Such twinning dominant deformation mechanism at low temperature is also assured by lower stacking fault energy (SFE) of the CrCoNiFe at 140K compared to those of the CrCoNi and CrCoNiFe alloys at 293K.


Shell evolution of $$N$$ = 40 isotones towards $$^{60}$$Ca; First spectroscopy of $$^{62}$$Ti

Cort$'e$s, M. L.*; Rodriguez, W.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Holt, J. D.*; Lenzi, S. M.*; Men$'e$ndez, J.*; Nowacki, F.*; 緒方 一介*; Poves, A.*; et al.

Physics Letters B, 800, p.135071_1 - 135071_7, 2020/01

 被引用回数:13 パーセンタイル:97.21(Astronomy & Astrophysics)

ガンマ線分光による$$N$$=40同調体である$$^{62}$$Tiの分光学研究を$$^{63}$$V($$p$$,$$2p$$)$$^{62}$$TiをRIBFで行った。今回初めて測定された$$2_1^+ rightarrow 0_{rm gs}^+$$$$4_1^+ rightarrow 2_1^+$$の遷移はTiの基底状態が変形していることを示唆した。これらのエネルギーは近傍核の$$^{64}$$Crや$$^{66}$$Feと比較して大きく、したがって四重極集団運動が小さくなっていることが示唆される。今回の結果は大規模殻模型計算によって良く再現される一方、第一原理計算や平均場模型では今回の結果は再現されなかった。


Stacking fault energy analyses of additively manufactured stainless steel 316L and CrCoNi medium entropy alloy using in situ neutron diffraction

Woo, W.*; Jeong, J.-S.*; Kim, D.-K.*; Lee, C. M.*; Choi, S.-H.*; Suh, J.-Y.*; Lee, S. Y.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎

Scientific Reports (Internet), 10(1), p.1350_1 - 1350_15, 2020/01

 被引用回数:10 パーセンタイル:82.97(Multidisciplinary Sciences)

Stacking fault energies (SFE) were determined in additively manufactured (AM) stainless steel (SS 316 L) and equiatomic CrCoNi medium-entropy alloys. In situ neutron diffraction was performed to obtain a number of faulting-embedded diffraction peaks simultaneously from a set of (hkl) grains during deformation. The peak profiles diffracted from imperfect crystal structures were analyzed to correlate stacking fault probabilities and mean-square lattice strains to the SFE. The result shows that averaged SFEs are 32.8 mJ/m$$^2$$ for the AM SS 316 L and 15.1 mJ/m$$^2$$ for the AM CrCoNi alloys. Meanwhile, during deformation, the SFE varies from 46 to 21 mJ/m$$^2$$ (AM SS 316 L) and 24 to 11 mJ/m$$^2$$ (AM CrCoNi) from initial to stabilized stages, respectively. The transient SFEs are attributed to the deformation activity changes from dislocation slip to twinning as straining.


Quasifree neutron knockout from $$^{54}$$Ca corroborates arising $$N=34$$ neutron magic number

Chen, S.*; Lee, J.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Barbieri, C.*; 茶園 亮樹*; Navr$'a$til, P.*; 緒方 一介*; 大塚 孝治*; Raimondi, F.*; et al.

Physical Review Letters, 123(14), p.142501_1 - 142501_7, 2019/10


 被引用回数:21 パーセンタイル:92.26(Physics, Multidisciplinary)

$$^{54}$$Caでは中性子魔法数34が現れると考えられているが、その直接的な実験的証拠を得るため、$$^{54}$$Caからの中性子ノックアウト反応$$^{54}$$Ca($$p,pn$$)$$^{53}$$Caによって生成される状態を理化学研究所のRI Beam Factoryによって調べた。基底状態および2.2MeVの励起状態が強く生成され、1.7MeVの励起状態の生成量は小さかった。$$^{53}$$Caの運動量分布から、基底状態および2.2MeVの励起状態は$$p$$軌道の中性子を叩き出して得られた状態であることが明らかになった。DWIA計算によって得られた分光学的因子から、$$^{54}$$Caは$$p$$軌道がほぼ完全に占有された閉殻構造を持つことが明らかになり、中性子魔法数34の出現が確実なものとなった。


Comparing cyclic tension-compression effects on CoCrFeMnNi high-entropy alloy and Ni-based superalloy

Lam, T.-N.*; Chou, Y.-S.*; Chang, Y.-J.*; Sui, T.-R.*; Yeh, A.-C.*; Harjo, S.; Lee, S. Y.*; Jain, J.*; Lai, B.-H.*; Huang, E.-W.*

Crystals (Internet), 9(8), p.420_1 - 420_8, 2019/08


 被引用回数:5 パーセンタイル:69.76(Crystallography)

An equal-molar CoCrFeMnNi, face-centered-cubic (fcc) high-entropy alloy (HEA) and a nickel-based superalloy are studied using in situ neutron diffraction experiments. With continuous measurements, the evolution of diffraction peaks is collected for microscopic lattice strain analyses. Cyclic hardening and softening are found in both metallic systems. However, as obtained from the diffraction-peak-width evolution, the underneath deformation mechanisms are quite different. The CoCrFeMnNi HEA exhibits distinct lattice strain and microstructure responses under tension-compression cyclic loadings.


Plastic anisotropy and deformation-induced phase transformation of additive manufactured stainless steel

Chae, H.*; Huang, E.-W.*; Jain, J.*; Wang, H.*; Woo, W.*; Chen, S.-W.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Lee, S. Y.*

Materials Science & Engineering A, 762, p.138065_1 - 138065_10, 2019/08

 被引用回数:21 パーセンタイル:92.74(Nanoscience & Nanotechnology)

Plastic anisotropy and deformation-induced phase transformation of additively manufactured (AM) stainless steels were investigated via in-situ neutron diffraction, electron backscatter diffraction, metallography, and fractography. Two types of tensile specimens were manufactured: (1) One sample was vertically fabricated with its tensile axis parallel to the z-direction (AM-V), (2) The other sample was horizontally fabricated with its tensile axis perpendicular to the z-direction (AM-H). A commercial 15-5PH stainless steel (CA) was used for comparison. AM steel revealed enhanced yield strength, tensile strength, and uniform elongation over CA, which was mainly due to grain refinement and transformation induced plasticity (TRIP). Different onsets of strain nonlinearity between AM-V and AM-H were closely related to martensitic phase transformation.


Dosimetric impact of a new computational voxel phantom series for the Japanese atomic bomb survivors; Pregnant females

Paulbeck, C.*; Griffin, K.*; Lee, C.*; Cullings, H.*; Egbert, S. D.*; 船本 幸代*; 佐藤 達彦; 遠藤 章; Hertel, N.*; Bolch, W. E.*

Radiation Research, 192(5), p.538 - 561, 2019/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:42.47(Biology)

妊婦及び胎児の原爆生存者に対する被ばく線量評価は、放射線影響の疫学研究の上で極めて重要となる。従来は、女性の子宮壁に対する線量を妊婦及び胎児の被ばく線量と仮定していたが、本研究では、最新の計算科学記述を用いて受胎8, 15, 25, 38週齢の胎児及び妊婦に対する詳細人体モデルを構築し、その被ばく線量を精度よく計算した。その結果、従来手法では、光子及び中性子前方照射に対して最大で12-16%及び44-54%被ばく線量を過大評価していたことが分かった。これらの結果は、今後、妊婦及び胎児に対する放射線感受性の疫学調査を実施する上で、極めて重要となる。


Dosimetric impact of a new computational voxel phantom series for the Japanese atomic bomb survivors; Children and adults

Griffin, K.*; Paulbeck, C.*; Bolch, W.*; Cullings, H.*; Egbert, S. D.*; 船本 幸代*; 佐藤 達彦; 遠藤 章; Hertel, N.*; Lee, C.*

Radiation Research, 191(4), p.369 - 379, 2019/04

 被引用回数:9 パーセンタイル:75.27(Biology)


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