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Xu, X.*; 大平 拓実*; Xu, S.*; 平田 研二*; 大森 俊洋*; 植木 洸輔*; 上田 恭介*; 成島 尚之*; 長迫 実*; 貝沼 亮介*; et al.
Advanced Materials & Processes, 180(7), p.35 - 37, 2022/10
Metallic biomaterials are widely used to replace or support failing hard tissues due to excellent mechanical properties and high wear resistance, with demand increasing as the global population continues to age. It is widely accepted that successful metallic biomaterials should have good biocompatibility, high corrosion resistance, and strong wear resistance. In addition, a low Young's modulus similar to human bone is now recognized as another important factor, in order to avoid bone atrophy due to the stress shielding effect. While the Young's modulus of stainless steels and conventional fcc CoCr alloys is as high as 190-240 GPa, for 
-type Ti-base alloys it is generally in the range of 50-80 GPa. Young's modulus values are as low as 35 GPa for Ti-Nb-Ta-Zr, close to that of human bone at approximately 10-30 GPa. However, Ti-base alloys come with the compromise of low wear resistance. In fact, alloys that feature a low Young's modulus along with high wear resistance have been difficult to realize. This article explores the recently developed bcc CoCr-base alloy Co-Cr-Al-Si as a potential solution to these issues, i.e., the difficulty in combining a low Young's modulus with high wear resistance, and the challenge of realizing large superelastic strains.
Xu, S.*; 大平 拓実*; 佐藤 駿介*; Xu, X.*; 大森 俊洋*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Seiner, H.*; Zoubkov
, K.*; 村上 恭和*; et al.
Nature Communications (Internet), 13, p.5307_1 - 5307_8, 2022/09
被引用回数：8 パーセンタイル：73.15(Multidisciplinary Sciences)Crystalline metals can have large theoretical elastic strain limits. However, a macroscopic block of conventional crystalline metals practically suffers a very limited elastic deformation of 
0.5% with a linear stress-strain relationship obeying Hooke's law. Here, we report on the experimental observation of a large tensile elastic deformation with an elastic strain of 
4.3% in a Cu-based single crystalline alloy at its bulk scale at room temperature. The large macroscopic elastic strain that originates from the reversible lattice strain of a single phase is demonstrated by in situ microstructure and neutron diffraction observations. Furthermore, the elastic reversible deformation, which is nonhysteretic and quasilinear, is associated with a pronounced elastic softening phenomenon. The increase in the stress gives rise to a reduced Young's modulus, unlike the traditional Hooke's law behaviour. The experimental discovery of a non-Hookean large elastic deformation offers the potential for the development of bulk crystalline metals as high-performance mechanical springs or for new applications via "elastic strain engineering."
大平 拓実*; Xu, S.*; 平田 研二*; Xu, X.*; 大森 俊洋*; 植木 洸輔*; 上田 恭介*; 成島 尚之*; 長迫 実*; Harjo, S.; et al.
Advanced Materials, 34(27), p.2202305_1 - 2202305_11, 2022/07
被引用回数：12 パーセンタイル：87.92(Chemistry, Multidisciplinary)The demand for biomaterials has been increasing along with the increase in the population of elderly people worldwide. The mechanical properties and high wear resistance of metallic biomaterials makes them well-suited for use as substitutes or as support for damaged hard tissues. However, unless these biomaterials also have a low Young's modulus similar to that of human bones, bone atrophy inevitably occurs. Because a low Young's modulus is typically associated with poor wear resistance, it is difficult to realize a low Young's modulus and high wear resistance simultaneously. Also, the superelastic property of shape memory alloys makes them suitable for biomedical applications, like vascular stents and guide wires. However, due to the low recoverable strain of conventional biocompatible shape memory alloys, the demand for a new alloy system is high. The novel body-center-cubic cobalt-chromium-based alloys in this paper provide a solution to both of these problems. We believe our novel alloys are promising candidates for biomedical applications.
栗原 モモ*; 保高 徹生*; 青野 辰雄*; 芦川 信雄*; 海老名 裕之*; 飯島 健*; 石丸 圭*; 金井 羅門*; 苅部 甚一*; 近内 弥恵*; et al.
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 322(2), p.477 - 485, 2019/11
被引用回数：4 パーセンタイル：21.22(Chemistry, Analytical)福島県の淡水に含まれる低レベル溶存態放射性セシウム濃度の測定に関する繰り返し精度と再現精度を評価した。21の実験施設が5つの異なる前濃縮法(プルシアンブルー含浸フィルターカートリッジ,リンモリブデン酸アンモニウム共沈,蒸発,固相抽出ディスク、およびイオン交換樹脂カラム)によって10L試料3検体を前濃縮し、放射性セシウム濃度を測定した。全
Cs濃度測定結果のzスコアは
2以内で、手法間の誤差は小さいことが示された。一方で、各実験施設内の相対標準偏差に比べて、施設間の相対標準偏差は大きかった。
三浦 信; 大森 拓郎; 沢山 幸夫; 椎名 定; 田中 康正
PNC TN841 79-23, 77 Pages, 1979/03
「もんじゅ」燃料集合体部材の強度評価に用いる各部材のデータを整理する。第一報として国産の「もんじゅ」炉心燃料被覆管試作品の引張性質について,検査開発課で実施してきたデータをもとにデータシートを作成し,合わせて検討を行なった。その結果を以下にまとめると(1)真応力の公称応力から近似的に求めた。室温で約10%,650度Cで3
6%の増加を示す。(2)全データを用いてSu,Sy,Sm,値を求めた。ASME SecIII方式よりもDS委指針方式から求めたSm値の方が高い値を示す。この値は,製準(I)の物性値集に設定されている値よりも大きい。(3)破断伸びの解析に新しい試みとしてワイプル分布を用いた。その結果,比較的相関が良く"Failure Probability"の考え方を設計等に導入できるのではないかと考えられる。
三浦 信; 日高 康雄; 神谷 和明; 大森 拓郎; 小幡 真一; 田中 康正; 椎名 定; 小笠原 甲士
PNC TN841 79-12, 103 Pages, 1979/03
新型転換炉用新材料被覆管開発のため,昭和49年度に試作されたZr-1%Nb試作被覆管について,第一報に引続き評価試験を実施した。その結果,引張強さ・破裂圧力などの強度はZry-2と同程度であるが,破断伸び・最大円周伸びなどの延性はZry-2より低い値を示す。水中300
における腐食試験ではZry-2と大差ないが,水蒸気中400における試験ではZry-2よりやや大きい腐食増量を示す。また,Zr-1%Nb合金に関する文献データを抜粋してまとめ,さらに,ソ連の軽水炉について要約した。
三浦 信; 林 清純*; 山田 常雄*; 大森 拓郎; 日高 康雄; 堂本 一成; 太田 猛雄*
PNC TN841 79-18, 59 Pages, 1979/02
弾性保持応力下で水素富化した圧力管について,室温で静的三点曲げ破壊試験を行った。保持応力および吸収水素量を変えて得られた結果から,破壊靭性Kcを求めATR運転状態での圧力管の炉外における脆性特性を評価した。その結果は以下に示すとおりである。(1)保持応力なしで水素富化した材料のKc値は約160Kg/mm/SUP(3/2)となる。(2)保持応力1415Kg/mm/SUP2下で水素富化した材料のKc値は10060Kg/mm/SUP(3/2)となり,保持応力なしの場合の6割から4割の値に低下する。(3)保持応力4Kg/mm/SUP2および6Kg/mm/SUP2でも同様の試験を行ない,保持応力1415Kg/mm/SUP2の場合と同じ結果が得られた。(4)以上のことから圧力管の設計応力12Kg/mm/SUP2の下でもほぼ同じKc値になるものと予想される。(5)保持応力なしで水素富化した試験片はプリ・クラックの入っていないノッチ材であり,Kc値のばらつきが大きかった。一方,保持応力下で水素化した材料は,ノッチ材あるいはプリ・クラッチ入り材とも同じKc値を示した。また保持応力1415Kg/mm/SUP2の場合のKc値のばらつきは極めて小さかった。
三浦 信; 本田 裕*; 大森 拓郎; 金子 洋光; 神谷 和明; 八登 唯夫*; 田中 康正; 小無 健司
PNC TN841 79-11, 118 Pages, 1979/02
高速原型炉用被覆管(20%CW,SUS316 48年度試作住金製)の内面をCsOHおよびCsOH+CsIの模擬F.P.腐食剤により腐食し,腐食剤を洗浄除去後,内圧クリープ試験片に加工し,650度Cおよび700度C大気中においてクリープ破断試験を行なった。主な結論は以下の通りであった。(1)腐食方法としてはCsOH+CsIの混合物を用いる方が再現性の良い粒界腐食層を得られる。CsOHだけでは剥離層を生じ,腐食深さのバラツキも大きく,クリープ試験には不適であった。(2)CsOH+CsIによって腐食された被覆管の内圧クリープ破断強度は腐食層の厚さをそのまま差し引いた肉厚とした場合,腐食していない素管の強度と良く一致した。なお,本データは被覆管内面に腐食層をもった状態でのクリープ試験結果であるから,本試験でカバーされていない1,000時間以上の長期間領域における強度を外挿することは出来ない。
三浦 信; 大森 拓郎; 神谷 和明; 小幡 真一; 椎名 定; 沢山 幸夫; 広瀬 郁朗
PNC TN841 78-64, 68 Pages, 1978/11
高速原型炉用炉心燃料被覆管の48年度試作品仕様に基づいて米国のCar-Tech、英国のFine Tubes、および仏国のVallourecの海外3社で製造されたSUS316被覆管、20%冷間加工材について600
Cから750Cの内圧クリープ破断試験と700の単軸クリープ破断試験と700Cの単軸クリープ破断試験を行ない、そのクリープ特性を検討した。また短時間の高温強度試験として常温850Cまでの引張試験と内圧バースト試験も行なった。その結果から同一仕様で製造された3種類の被覆管のクリープ特性には違いのあることが明らかになった。高温引張試験と高温内圧バースト試験では最も高い強度を示したCar-Tech製の管が内圧クリープ破断と単軸クリープ破断強度では他の2種類の管の強度を下回った。このことは短時間試験の強度が必ずしもクリープ強度に対応しないことを意味する。またFineTubesとVallourec製管の内圧クリープ破断強度は600Cと750Cの長時間側でVallourec製管が高く、600Cと700Cと700Cではほぼ同程度の値を示した。一方3種類の被覆管の内圧クリープ破断強度を同じ仕様で製造され第5次クリープ試験に供された国産のK材の強度と650C, 700C, 750Cの各温度で比較するとFine TubesとVallourec製管はSI材と同程度か、わずかにそれを上回るが、Car-Tech製管はK材とSI材のほぼ中間の強度にある。また燃料被覆管は燃焼度の上昇に伴なって増加するFPガスなどによる内圧を受けるので、その様な応力状態を模擬して行なった漸増荷重単軸クリープ破断試験の強度は定荷重の強度よりも応力で30%前後高く、かつ長時間側での強度の低下も若干小さい。
三浦 信; 大森 拓郎; 小幡 真一; 伊藤 正彦*; 田中 康正
PNC TN841 78-46, 87 Pages, 1978/05
炭化ホウ素とステンレス鋼の両立性は,低温では良好であるが,高温になると化学的相互作用を起こし反応層を形成して脆くなると言われている。本試験では,化学反応性に影響を与える因子として温度,時間および炭化ホウ素の組成をパラメーターとして炉外試験を行なったのち,SUS316鋼に対して光学顕微鏡観察,硬度測定,XMAによる測定などを行ない,反応度のちがいにちいて評価した。試験結果についてまとめてみると以下の様になる。(1) 650以下では反応層は形成されない。750では反応はわずかであるが850以上になると激しく反応し,表面にCrを含むFe2B層を形成する。(2) 反応速度は炭化ホウ素の組成のちがいによって異なり,B/C値が化学量論(B/C=4.0)からはずれた場合に大きくなる。(3) 炭化ホウ素とステンレス鋼被覆管が反応して,外径の膨れとなって現われる。(4) 加熱による炭化ホウ素ペレットの割れ,欠け,膨れは見られない。
三浦 信; 大森 拓郎; 小幡 真一; 田中 康正
PNC TN841 78-28, 490 Pages, 1978/04
ATR原型炉"ふげん"に使用するために購入された圧力管236本のミクロ組織およびアルファ相含有量を測定し、写真集を作成した。236本の圧力管の中で特定の溶体化処理ロットについては次のような異常が認められた。1.針状組織が発達している。2.アルファ相含有量が少ない。この原因は、管製造時の水焼入温度が高くなり過ぎたものと考えられる。"ふげん"の運転に合わせて圧力管の金属組織を監視していくことが必要であろう。
三浦 信; 宮野 純三*; 日高 康雄; 大森 拓郎
PNC TN841 78-22, 35 Pages, 1978/03
ジルカロイ-2被覆管を高周波誘導加熱および、直接通電加熱により急速加熱し、内圧破裂およびふくれ限界試験を行った。試験片の加圧はアルゴンガスを使用し、試験雰囲気は窒素中と水蒸気中の2つの条件で行った。この試験から燃料被覆管は約900度C以上の温度で水蒸気雰囲気は窒素雰囲気より破裂温度が高くなる。また円周伸びは窒素雰囲気と比べ900度C以上で大幅に減少する
三浦 信; 林 清純*; 山田 常雄*; 大森 拓郎; 永木 裕; 日高 康雄; 太田 猛雄*
PNC TN841 77-56, 82 Pages, 1977/09
熱処理材Zr-2.5Nb圧力管について応力21.1kg/mm
52.7kg/mm、温度300C400Cにおける炉外クリープ特性を調べた。またこれらの結果から炉運転状態300C、10.7kg/mmでのクリープ破断時間、最小クリープ速度および0.22.5%クリープひずみ相当時間をLarson-Miller法で外挿した。また同条件で30年間保持すると、非照射下でおおよそ0.08%のクリープひずみを生ずると推定される。
三浦 信; 大森 拓郎; 神谷 和明; 小幡 真一; 椎名 定; 広瀬 郁朗; 小原 勝昭
PNC TN841 77-46, 77 Pages, 1977/08
49年度に試作された高速原型炉炉心燃料被覆管(もんじゅ試作品)と常陽照射炉心燃料被覆管(常陽マークII試作品)について高温引張試験,高温内圧バースト試験,そして内圧クリープ破断試験を行なった。49年度の試作材は結晶粒度とホウ素含量がクリープ強度に及ぼす影響を検討する目的からA材(K社製)は溶体化処理条件を変えて結晶粒の大きさを変え,一方B材(S社製)はホウ素の添加量を変えて製造したものである。試験で得られた結果を次に示す。(1) もんじゅ試作品,常陽マークII試作品,共に高温引張強度はA材の方がB材を上回っている。しかし伸びは同程度である。またA材は650以下の温度で強度に差があり,溶体化処理温度の低いA3材がA1材よりも高い値を示す。(2) もんじゅ試作品の内圧破裂強度はA材の方がB材よりも高い。A材ではA3材の方がA1材よりも700以下の温度で強度が高くなっている。常陽マークII試作品はA材とB材の破裂強度に大きな差はない。(3) もんじゅ試作品A,B材の650と800におけるクリープ破断強度はほぼ同程度であるが800の長時間側ではA材の強度が高くなると思われる。A材では結晶粒の大きいA1材がA3材よりも若干クリープ破断強度が高い様である。第5次クリープ試験の結果と比較するとA,B材共,第5次クリープ材の強度を上回っている。一方常陽マークII試作品のA材は650の長時間側で第5次クリープ材の強度を上回るがB材は650,800の両温度共下回っている。
三浦 信; 円道 正三*; 吉川 勝則*; 石橋 藤雄*; 坂田 弘美*; 本橋 幸一; 大森 拓郎
PNC TN841 77-31, 31 Pages, 1977/06
「ふげん」プルトニウム燃料用下部端栓溶接部のX線透過検査は微小欠陥を検出し,判定するため,特に撮影条件およびフィルムの処理条件など適正に設定,管理しなければならない。これらの諸条件を満す良質なフィルム像質を得るためX線透過検査を撮形系,観察系に分類して,各々分野毎にその要因を追求し,一応の成果が得られたので,その結果をまとめ報告する。
三浦 信; 大森 拓郎; 生田目 和夫*; 円道 正三*; 沼田 和男*; 吉川 勝則*; 安藤 久隆*; 滝 清隆*
PNC TN841 77-13, 109 Pages, 1977/04
IAEA試験後輸送容器本体とその中に収納されていた模擬燃料集合体の解体検査を行ない,その変形状況を調べた。その結果,模擬燃料集合体は,若干形状変化が認められたが破損は認められなかった。また,輸送用器は,耐熱材(バーミキュライト)部の所定肉厚を保持していた。
