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論文

Radiation induced swelling in welded austenitic stainless steel

沢井 友次; 芝 清之; 深井 勝麿; 菱沼 章道

6WS-96: 6th Int. Welding Symp. on the Role of Welding Science and Technology in the 21st Century, 2, p.483 - 488, 1996/00

核融合炉の炉心構造材料として短期的には最も有力な候補材料であるオーステナイト鋼に対して、溶接を行った場合の照射によるミクロ組織変化、特にボイドスエリングを母材と比較した。用いた照射手段は超高圧電子顕微鏡、分裂炉(HFIR、ORR)である。このうちORR照射では、照射温度が400$$^{circ}$$Cと低かったために母材と溶金部のスエリングの差はなかったが、超高圧電子顕微鏡照射では溶金部と溶接熱影響部では母材よりスエリングが大きく、これは特に溶金部で顕著であった。(照射温度は500$$^{circ}$$C)。HFIR500$$^{circ}$$C照射でも、溶金部のスエリングは、過去の母材データに比して大きかった。これら溶金部でのスエリング増加は、溶金部凝固組織中でのスエリング抑制元素の偏析と関連している。照射条件の差により、超高圧電子顕微鏡で照射した溶金部では、ボイドの発生が不均一ミクロ組織を生じさせていたが、原子炉照射ではボイドの成長が鍵であった。

論文

Ductilization of TiAl intermetallic alloys by neutron-irradiation

菱沼 章道; 深井 勝麿; 沢井 友次; 仲田 清智*

Intermet., 4, p.179 - 184, 1996/00

プラズマ回転電極法で作製した粉末焼結体を、熱間静水圧加工および恒温鍛造処理したTi-47%atAl合金の照射(873Kで1$$times$$10$$^{24}$$n/m$$^{2}$$(E$$>$$1MeV)までJRR-2で中性子照射)後、873Kでの引張特性を調べた。TiAl合金は照射によって、全伸び6%から10%と延性化するが、応力-歪曲線への照射の影響は少ない。すなわち、降伏応力、加工指数は照射によって変化しない。この照射による延性化は、主変形モードの双晶変形の核が照射下で生成し、変形を容易にするためである。また、双晶核は逆位相境界を持たないフランクループから発生する。Ll$$_{0}$$規則相をもつTi-Al合金では、逆位相境界の有無で2種類のフランクループが結晶学上考えられる。そのうち逆位相境界を持たないループが優先的に形成されるが、その完全ループへの変換は、逆位相境界の生成を伴うため容易ではない。従って、照射による損傷組織の発達が著しく制限される。

論文

Cross-twinning in TiAl intermetallic alloy deformed at elevated temperature

沢井 友次; 深井 勝麿; 菱沼 章道

Microstructures and Functions of Materials (ICMFM 96), 0, p.257 - 260, 1996/00

宇宙・航空材料として注目されているTiAl金属間化合物の高温変形挙動に関するミクロ組織の解析である。この材料を600$$^{circ}$$Cで変形させた材料のミクロ組織を電子顕微鏡を用いて観察したところ、塑性変形は転位の運動よりも、変形双晶の発生によってより多く生じていることが見出された。特に結晶粒によっては2系統の1/6〈112]{111}双晶が共存しており、これらは互いに交差していることが見出された。さらに詳しい解析によって、これらは発生可能な4系統のもののうち、〈110]晶帯に属する2系統の組合せとなっていることが見出された。これは引張試験におけるSchrmid因子の考察から説明できる。また、実際の交差のメカニズムに関しては、2番目に発生する双晶を形成するショックレー・部分転位1/6〈112]は、既存の第1の双晶中で完全転位1/2〈110]となって通過するというモデルを提案し双晶の交差とそれに伴う屈折を説明している。

論文

Microstructural evolution of He-preinjected austenitic stainless steels under HVEM irradiation

沢井 友次; 深井 勝麿; 實川 資朗; 大津 仁; 菱沼 章道

Journal of Nuclear Materials, 212-215, p.453 - 457, 1994/00

 被引用回数:4 パーセンタイル:42.39(Materials Science, Multidisciplinary)

ヘリウム予注入した2種類のオーステナイトステンレス鋼(316R材とK材)の超高圧電子顕微鏡照射下のミクロ組織変化を、鋼種・予注入ヘリウム量(予注入なしを含む)の関数として調べた。ヘリウム予注入を行わない条件では、K材のボイド発生は極めて少なく、耐ボイドスエリング性は316R材より優れていたが、20appmHe予注入材では、K材・316R材ともボイドの発生が促進され、発生したボイドの成長速度の差でK材のスエリング量は316R材を上回った。ボイドスエリングは、ボイドの核生成と成長に分けて考えられるが、鋼種によるこのバランスの違いがヘリウム注入(主にボイド核生成を助ける)による組織変化挙動の差となって現れている。これは、スエリング量の絶対値のみならず、鋼種による耐スエリング性の優劣さえも、照射条件によって変わり得ることを示した実験結果と言える。

論文

Radiation damage in lithium orthosilicate

野田 健治; 中沢 哲也; 石井 慶信; 深井 勝麿; 松井 尚之*; D.Vollath*; 渡辺 斉*

Mater. Trans. JIM, 34(11), p.1150 - 1154, 1993/11

 被引用回数:12 パーセンタイル:69.47(Materials Science, Multidisciplinary)

酸素イオン照射したリチウムオルソシリケート(Li$$_{4}$$SiO$$_{4}$$)及びAlをドープしたLi$$_{4}$$SiO$$_{4}$$の照射損傷をイオン伝導度測定ラマン分光法、赤外光音響分光法及び電顕法により調べた。両照射とも、照射によりLi空孔が導入されるとともに、SiO$$_{4}$$テトラヘドラの分解が生じることがわかった。この他、酸素イオン照射したLi$$_{4}$$SiO$$_{4}$$において、多数のキャビティー状のものを含む損傷組織を観察した。

論文

Damage profiles in a stainless steel irradiated with Ar and N ions

白石 健介; 深井 勝麿; 八木 栄一*

Journal of Nuclear Materials, 179-181, p.550 - 553, 1991/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:58.74(Materials Science, Multidisciplinary)

溶体化処理した316ステンレス鋼に室温で、高エネルギーのアルゴンまたは窒素イオンを1$$times$$10$$^{20}$$m$$^{-2}$$程度まで照射し、照射損傷組織のイオン入射方向の変化を光学顕微鏡及び電子顕微鏡を用いて観察し、計算による、照射損傷の深さ分布と比較した。窒素イオンの照射では、57.4から86.2MeVのエネルギー範囲で測定した平均飛程は22.3~40.0$$mu$$mであり、拡張E-DEP-1コードを用いた計算結果とよい一致を示す。これに対して、40.5~51.1MeVのエネルギー範囲のアルゴンの平均飛程の測定値は、計算値の4.7~5.6$$mu$$mに比べて20%程度大きい。電子顕微鏡で観察した照射欠陥のイオンの入射方向における分布幅は、窒素イオン及びアルゴンイオン照射の双方とも、計算値とかなりよい一致を示す。アルゴンイオンを照射後、1023Kで1時間熱処理した試料には、タングルした転位線アルゴン気泡のほかM$$_{23}$$C$$_{6}$$型の炭化物が観察される。

論文

Swelling behavior of welded type 316 stainless steel and its improvement

沢井 友次; 深井 勝麿; 古平 恒夫; 西田 隆*; 名山 理介*; 菱沼 章道

Journal of Nuclear Materials, 155-157, p.861 - 865, 1988/00

 被引用回数:4 パーセンタイル:46.81(Materials Science, Multidisciplinary)

チタン添加316ステンレス鋼の溶接溶金部では、その凝固偏析によって有効なチタン濃度が減少し、その耐スエリング性が劣化するという事を著者らは前回の同国際会議において指摘した。この劣化を防止するために、溶接時にチタン・ホイルをはさんで電子ビーム溶接を行い、溶接溶金部のチタン濃度を高める工法の検討を行った。本研究では、溶金部にチタン、ホイルから導入されたチタンの効果を明らかにするため、母材としてはチタンを含まない316に対し、上記チタン・インサート電子ビーム溶接を行い、継手の機械的特性試験、その溶金部に対して微小領域分析電子顕微鏡による偏析状態のチェック、超高圧電子顕微鏡による電子線照射試験を行った。この結果、得られた継手の機械的特性は満足すべきものであり、またチタンによるボイドスエリング抑制効果も確認された。

論文

Swelling susceptibility of electron-beam welded austenitic stainless steels

沢井 友次; 深井 勝麿; 浜田 省三; 鈴木 建次; 菱沼 章道

Journal of Nuclear Materials, 141-143, p.444 - 447, 1986/00

 被引用回数:4 パーセンタイル:48.02(Materials Science, Multidisciplinary)

現実の核融合炉建設にあたっては、その第1壁構造材料に対して溶接施工は不可避である。本研究では0.08%Tiを含む316鋼及びJPCAに対して電子ビーム溶接を行い、その溶接ビード部から電子顕微鏡試料を採取して超高圧電子顕微鏡内で電子線照射を行い、また分析電子顕微鏡により凝固時の偏析状態を調べた。電子線照射による耐スウェリング性の試験では、316鋼、JPCA共に、溶接溶金部では母材に比してボイドスウェリングが著しく大であった。分析電子顕微鏡による微小領域分析の結果、溶接溶金部の凝固セル状組織のセル界面領域に溶質元素の濃縮がみられ、このため溶金部の他の領域ではスウェリング抑制元素の濃度が低下して上記スウェリング挙動を示したものと考えられる。

論文

Effect of helium on microstructure in type 316 stainless steel

白石 健介; 深谷 清; 深井 勝麿

Journal of Nuclear Materials, 119(2-3), p.268 - 277, 1985/00

 被引用回数:8 パーセンタイル:68.41(Materials Science, Multidisciplinary)

抄録なし

論文

ステンレス鋼におけるArイオンおよびNイオンの飛程測定

深井 勝麿; 白石 健介; 八木 栄一*; 浜田 省三; 沢井 友次

日本原子力学会誌, 26(11), p.974 - 976, 1984/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.3(Nuclear Science & Technology)

イオン照射によって金属材料中に生じる損傷の分布は一様ではなく、照射イオンの平均飛程近傍に集中する。従って、イオン照射による実験結果を定量的に解析する上で、一つの基準となる平均飛程を実測することは重要である。高エネルギーHeイオンのステンレス鋼における平均飛程を実測するために、我々が開発した化学エッチングによる方法が、Heイオンに限らず他のイオン種にも応用できることをArイオン及びNイオンの照射によって確かめた。この方法によって、ステンレス鋼におけるArイオン(45.7MeV)及びNイオン(86.2MeV)の平均飛程は、それぞれ6$$mu$$m及び40$$mu$$mと求められた。これらの値は、拡張E-DEP-1コードを用いて計算した平均飛程〔Ar(45.7MeV)…5.2$$mu$$m N(86.2MeV)…39.8$$mu$$m〕とかなりよく合う。また、照射後、高温で熱処理すると飛程近傍に顕著な組織変化が起きる。このため、同じ方法で飛程を求めることができる。

論文

Depth dependent damage profile in stainless steel irradiated with He-ions

白石 健介; 深井 勝麿

Journal of Nuclear Materials, 117, p.134 - 142, 1983/00

 被引用回数:12 パーセンタイル:77.09(Materials Science, Multidisciplinary)

標準の316ステンレス鋼を室温で24MeVのヘリウムイオンを3.2$$times$$10$$^{2}$$$$^{0}$$ions/m$$^{2}$$まで照射した。この試料の上表面の微小硬さを照射面からの距離の関数として測定すると、硬さの最大値が照射面から105$$mu$$mの位置に現われる。また、この試料の断面の電子顕微鏡組織の観察では、照射面から105~114$$mu$$mの範囲で小さな転位ループが認められる。この試料を1023Kで1時間熱処理すると、化学エッチによって、照射面から107$$mu$$mの位置を中心にして8$$mu$$mの間隔をもった2本の線が光学顕微鏡写真上で観察される。この2本の線は、断面の電子顕微鏡写真で観察される、かなり密にしかも直線状に並んだフランクループの列と対応していることが確められた。本実験で観察した照射欠陥の深さ分布は、Littmark and Zieglerが非晶質の鉄について理論的に計算したヘリウムの分布とよい一致を示す。

論文

Effect of solute titanium on void swelling in 316-stainless steel

菱沼 章道; 深井 勝麿

Journal of Nuclear Science and Technology, 20(8), p.668 - 673, 1983/00

 被引用回数:9 パーセンタイル:71.29(Nuclear Science & Technology)

ステンレス鋼のボイドスウェリングに及ぼす固溶チタンの効果を調べる目的で、高温(1200$$^{circ}$$C)で溶体化処理した最大0.25wt%までチタンを添加した316-ステンレス鋼を超高圧電子顕微鏡の中で電子線照射、ボイドの生成成長を連続観察した。316-ステンレス鋼のスウェリングは添加したチタン量とともに急激に減少した。このスウェリングのチタン量依存性は、主にボイドの密度がチタン量とともに減少することとよく対応する。この現象は、固溶チタンがマトリックスに対してOver sizeであり、空孔をトラップすることから説明される。すなわち、チタンの空孔をトラップする効果によって、定常状態の自由空孔濃度が減少し、その分だけボイドの核生成速度が小さくなるためである。

論文

ステンレス鋼におけるヘリウム・イオンの飛程測定

深井 勝麿; 白石 健介

日本原子力学会誌, 25(2), p.123 - 125, 1983/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.29(Nuclear Science & Technology)

中性子照射損傷の模擬試験としてイオン照射実験を行う場合、イオン照射によって試料中に生じる欠陥の分布についてよく調べておかなくてはならない。溶体化処理した316ステンレス鋼に24MeVのヘリウム・イオンを照射した後750$$^{circ}$$Cで1時間熱処理し化学エッチをすると照射面から107$$mu$$mの距離に2本の平行線が現われる。この2本の線は、照射試料の断面の電子顕微鏡組織観察で観られる、2列に並んだフランク型の転位ループに対応している。このフランク型の転位ループは、照射後熱処理した試料に生じるヘリウム気泡が分布する領域の両側に生じるものであり、ヘリウムの気泡の分布は室温で入射したヘリウムの分布とそれほど異っていないので、化学エッチで観られる2本の平行線の中心線が入射ヘリウムの平均の飛程を表わすものであると結論できる。このようにして測定したステンレス鋼中のヘリウムの平均飛程は22~32MeVのエネルギー範囲で計算によって求めた値とよい一致を示す。

論文

ステンレス鋼におけるヘリウムイオンの飛程測定,2

深井 勝麿; 白石 健介

日本原子力学会誌, 25(4), p.52 - 54, 1983/00

高エネルギーイオンの金属中の平均飛程は照射欠陥による硬さの変化として比較的容易に測定できることが期待される。このことを確めるために、ステンレス鋼に24MeVのヘリウムイオンを3.2$$times$$10$$^{2}$$$$^{0}$$ions/m$$^{2}$$まで照射し、試料の上表面の硬さを照射面からの深さの関数として測定した。照射硬化による硬さの最大値は、照射量に関係なく、試料表面から105$$mu$$mの深さの位置に生じる。この深さは、電子顕微鏡で観察される照射欠陥の深さ分布とよく対応しており、照射硬化量も電子顕微鏡で観察される照射欠陥の大きさと密度から予測される値とかなりよい一致を示す。また、試料の前にクサビ型の黒鉛を置き、ステンレス鋼試料に入射するヘリウムイオンのエネルギーを連続的に変えた実験で得られた硬さが最大となる深さ位置を入射イオンのエネルギーの関数として整理すると、ヘリウムイオンのエネルギーが21~33MeVの範囲でLittmark-Zieglerの鉄についてのヘリウムイオンの平均過程の計算とかなりよく一致する。

論文

Radiation hardening in neutron-irradiated molybdenum and its alloys

田中 三雄; 深谷 清; 深井 勝麿; 白石 健介

ASTM Special Technical Publication 725, p.247 - 268, 1981/00

粉末冶金法で製造した純モリブデン、アーク溶解法で製造したTZM、電子ビーム溶解した純モリブデンおよびモリブデン-0.56w/oニオブ合金をJRR-2およびJMTRを用いて800$$^{circ}$$Cから1000$$^{circ}$$Cの温度範囲で1$$times$$10$$^{1}$$$$^{9}$$n/cm$$^{2}$$から1$$times$$10$$^{2}$$$$^{1}$$n/cm$$^{2}$$まで中性子照射した。商用のモリブデンおよびTZMでは照射量が5$$times$$10$$^{1}$$$$^{9}$$n/cm$$^{2}$$を超えると著しい脆化を示し、照射後1000$$^{circ}$$Cで1時間の熱処理を施しても照射脆化は回復しない。これに対して、電子ビーム溶解したモリブデン-ニオブ合金は1$$times$$10$$^{2}$$$$^{1}$$n/cm$$^{2}$$の照射でも3%程度の伸びを示すほか、照射後1000$$^{circ}$$Cで1時間熱処理を行うと照射による延性の低下は照射前の状態に回復する。この合金は電子ビーム溶解することによって酸素などの有害な不純物を少なくすること、ニオブの添加によって高温での結晶粒の成長を抑えることが照射による脆化を軽減させる大きな原因になっていることが考えられる。この合金は高温で使用する核融合炉の防護壁の材料として使用できる可能性がある。

論文

Microstructures of sintered Li$$_{2}$$O pellets

深井 勝麿; 那須 昭一; 谷藤 隆昭

Journal of Nuclear Materials, 74(2), p.351 - 353, 1978/02

 被引用回数:6

酸化リチウム(Li$$_{2}$$O)ペレットのビッカース極小硬さの熱中性子照射効果について調べた。極小硬さは照射量1$$times$$10$$^{1}$$$$^{5}$$nvtで190、5$$times$$10$$^{1}$$$$^{7}$$nvtで220に達したが、これ以上の照射量では飽和する傾向を示した。照射量10$$^{1}$$$$^{8}$$nvtおよび10$$^{1}$$$$^{9}$$nvtまで照射した試料に対して200から600$$^{circ}$$Cの温度範囲の照射後焼鈍法により、極小硬さの回復実験を行った結果、回復は一段階で急激に進行し、その温度は350$$^{circ}$$Cであった。また、照射量10$$^{1}$$$$^{9}$$nvtまで照射した試料を600$$^{circ}$$Cで熱処理しても、ペレットの光学顕微鏡組織変化は見られなかった。

論文

Microhardness and microstructures of neutron irradiated Li$$_{2}$$O pellets

那須 昭一; 深井 勝麿; 谷藤 隆昭

Journal of Nuclear Materials, 78(2), p.254 - 256, 1978/00

 被引用回数:4

抄録なし

報告書

Ar$$^{+}$$イオン照射によるMo表面のブリスターの観察

田中 三雄; 深井 勝麿; 白石 健介

JAERI-M 6585, 25 Pages, 1976/06

JAERI-M-6585.pdf:1.51MB

核融合炉第一壁のブリスタリングによる損耗のわりあいがを評価するための予備実験を行った。入射エネルギーが450KeVのAr$$^{+}$$ionを室温でMoに照射し表面に形成されるブリスターを走査型電子顕微鏡で観察し、ブリスタリングの照射量およびその後の焼鈍温度依存性を調べた。Mo表面のブリスターは5.1$$times$$10$$^{1}$$$$^{7}$$ion/cm$$^{2}$$以上照射すると観えはじめ、直径は1.8$$mu$$mでガス気泡のつり合いの式から予測される値と良く一致した。照射をつづけると密度は一定で直径は増加した。直径(d$$mu$$m)と照射量($$phi$$t)の関係はd=1.5log($$phi$$t)-16で表わされた。ブリスタリングによる表面損耗率も同様に照射量の対数に比例して増加し、4$$times$$10$$^{1}$$$$^{8}$$ions/cm$$^{2}$$まで照射試料では2.04atoms/cm$$^{2}$$にも達する。照射後焼鈍を行ってもブリスタリングの程度(照射表面をブリスターが占める割合)はほぼ一定であり、損耗率もほとんど変わらない。これらの結果は室温照射におけるブリスタリングの程度は照射初期のSr気泡の密度であることを示している。

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