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Li, L.*; 宮本 吾郎*; Zhang, Y.*; Li, M.*; 諸岡 聡; 及川 勝成*; 友田 陽*; 古原 忠*
Journal of Materials Science & Technology, 184, p.221 - 234, 2024/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)Dynamic transformation (DT) of austenite (
) to ferrite (
) in the hot deformation of various carbon steels was widely investigated. However, the nature of DT remains unclear due to the lack of quantitative analysis of stress partitioning between two phases and the uncertainty of local distribution of substitutional elements at the interface in multi-component carbon steels used in the previous studies. Therefore, in the present study, a binary Fe-Ni alloy with + duplex microstructure in equilibrium was prepared and isothermally compressed in + two-phase region to achieve quantitative analysis of microstructure evolution, stress partitioning and thermodynamics during DT. to DT during isothermal compression and to reverse transformation on isothermal annealing under unloaded condition after deformation were accompanied by Ni partitioning. The lattice strains during thermomechanical processing were obtained via in-situ neutron diffraction measurement, based on which the stress partitioning behavior between and was discussed by using the generalized Hooke's law. A thermodynamic framework for the isothermal deformation in solids was established based on the basic laws of thermodynamics, and it was shown that the total Helmholtz free energy change in the deformable material during the isothermal process should be smaller than the work done to the deformable material. Under the present thermodynamic framework, the microstructure evolution in the isothermal compression of Fe-14Ni alloy was well explained by considering the changes in chemical free energy, plastic and elastic energies and the work done to the material. In addition, the stabilization of the soft phase in Fe-14Ni alloy by deformation was rationalized since the to transformation decreased the total Helmholtz free energy by decreasing the elastic and dislocation energies.
佐藤 拓未; 平田 直哉*; 及川 勝成*; 永江 勇二; 倉田 正輝
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故では溶融燃料凝固時にマクロ的な成分偏析が発生していると考えられる。一般的に、溶融材料凝固時にはその界面部にて、液相と固相に溶質が分配され、その界面部溶質がバルク部の液相へと温度・溶質対流によって移流することによりマクロ偏析が発生する。本研究では、溶質分配にScheilモデルを使用し、CALPHADにより計算した熱物性値を用いることで、凝固・分配挙動を再現し、溶融燃料の偏析挙動の予測を行った。また、各種冷却条件が偏析挙動に与える影響を調査した。本解析では、デブリ酸化物の主成分となるUO
-ZrO-FeO系にて解析を行った。解析の結果、凝固初期部の壁面部にUO, ZrOが濃化し、一方でFeOはUO, ZrOに固溶しないため、凝固後期部の中心部で著しく濃化した。また、種々の冷却条件下での解析結果より、凝固速度が遅く、凝固界面部での流速が速い場合、マクロ偏析が強くなる傾向があることがわかった。
佐藤 拓未; 平田 直哉*; 及川 勝成*; 永江 勇二; 倉田 正輝
no journal, ,
本研究では、破損・溶融燃料の凝固時の成分偏析, マクロ偏析に関して、凝固時の冷却速度と溶融物流れを考慮した解析モデルを整備している。溶融燃料凝固時における、凝固界面での溶質元素の固相・液相間の分配にScheilモデルを導入し、CALPHADで計算した液相線温度・分配係数といった熱物性値を用いることにより、凝固挙動・溶質分配挙動を再現した。溶融燃料酸化物における、マクロ偏析挙動を予測するとともに、冷却条件を変更することで、凝固速度や熱・溶質対流が変化し、最終的にマクロ偏析挙動をに与える影響を予測した。
佐藤 拓未; 平田 直哉*; 及川 勝成*; 永江 勇二; 倉田 正輝
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故では、溶融燃料は遅い凝固過程を経て成分偏析が発生していると考えられる。本研究では、溶質分配にScheilモデルを使用し、熱力データをCALPHADでの計算値を用いることで、凝固・分配挙動を再現し、溶融燃料の偏析挙動の予測を行った。本解析では、デブリ酸化物の主成分となるUO-ZrO-FeO系にて解析を行った。解析の結果、凝固初期部の壁面部にUO, ZrOが濃化し、FeOは凝固後期部の中心部で著しく濃化する結果となった。また、種々の冷却条件下での解析結果より、凝固速度が速く、凝固界面部での流速が遅い場合、成分偏析が抑制される傾向があることがわかった。
佐藤 拓未; 及川 勝成*; 上島 伸文*; 永江 勇二; 倉田 正輝
no journal, ,
本研究では、シビアアクシデント後期フェーズでの重要課題である溶融酸化物燃料の凝固時の成分偏析、マクロ偏析に関して、今までに整備してきた凝固・偏析モデルを過去に実施した模擬デブリ凝固試験結果と比較することで燃料デブリ凝固への適応性を評価した。
佐藤 拓未; 及川 勝成*; 上島 伸文*; 永江 勇二; 倉田 正輝
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故では、燃料や構造材等の溶融コリウムは非常に遅い凝固速度で凝固し、その際に成分偏析が発生していると考えられる。これらの凝固・偏析挙動解明のため、これまで解析モデルを整備してきた。本モデルでは成分偏析を、Scheilモデル及び熱力学データに基づき計算している。本研究では、モデル妥当性検証のため、既存の模擬コリウム凝固試験での解析を実施し、計算結果と試験結果を比較した。その結果、本モデルは凝固時の成分偏析傾向を再現で得きることを確認した。
