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若井 栄一; 大塚 英男*; 松川 真吾; 古谷 一幸*; 谷川 博康; 岡 桂一朗*; 大貫 惣明*; 山本 敏雄*; 高田 文樹; 實川 資朗
Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1077 - 1084, 2006/02
被引用回数：11 パーセンタイル：60.27(Nuclear Science & Technology)微小試験片の試験技術は核融合炉材料の強度特性を調べるために発展しているが、これは特に、IFMIFでは照射スペースが小さくならざるを得ないことに由来している。本研究ではF82H鋼を用いて微小な曲げ試験片(ノッチ部に疲労予亀裂入)であるt/2の1/3PCCVN(pre-cracked Charpy V-Notch)とDFMB(deformation and fracture mini bend)を作製し、これらの曲げ試験片の靭性を評価するための新しい試験装置の開発について紹介する。本装置は約-180
Cから300Cまでの範囲で、変位量を高精度に制御して試験できるように設計した。また、室温でこれらの試験片を用いて静的破壊靭性試験を行い、大きめのサイズを持つ0.18DCT試験片の試験結果との比較を行った。加えて、t/2-CVNと1/3CVN及びt/2-1/3CVN片を用いて、衝撃試験によって得られた吸収エネルギーの温度変化から延性脆性遷移温度(DBTT)を評価し、t/2-1/3CVNのDBTTは大きい試験片の場合より約30C低くなる結果を得た。他方、微小引張り試験やスモールパンチ試験による強度とDBTT等の評価も同様に進めた。
C in JMTR若井 栄一; 實川 資朗; 富田 英樹*; 古谷 一幸; 佐藤 通隆*; 岡 桂一朗*; 田中 典幸*; 高田 文樹; 山本 敏雄*; 加藤 佳明; et al.
Journal of Nuclear Materials, 343(1-3), p.285 - 296, 2005/08
被引用回数：48 パーセンタイル：93.91(Materials Science, Multidisciplinary)低放射化マルテンサイト鋼F82Hの照射硬化と脆化に及ぼすHe生成効果とその生成量依存性を引張試験片(SS-3)と破壊靭性試験片(0.18DCT)を用いて評価した。中性子照射はJMTR炉にて250Cで約2.2dpaまで行った。本研究ではHeを材料中に生成させるためにボロン10を添加した。He生成量を変数にするため、ボロン10とボロン11の配合比(0:1, 1:1, 1:0)を変えて、ボロン添加総量を60mass ppmに揃えた3種類の添加材を作製し、照射前後の特性を比較してボロンの化学的な効果を最小限に抑えた。また、これらの試料での生成He量は約5, 150, 300appmである。一方、ボロンの効果を完全に排除した50MeVのサイクロトロン照射実験も行った。この方法ではボロンを添加しないF82H鋼を用い、直径3mm,厚さ0.3mmのTEM片に約120Cで約85appmのHeを均一に注入した後、スモールパンチ試験によって強度特性を評価した。この弾き出し損傷量は約0.03dpaであった。これらの試験結果から中性子照射後の降伏応力と最大引張応力はHe生成量の増加に伴ってやや増大した。また、中性子照射後の延性脆性遷移温度(DBTT)は40Cから150Cの範囲にあり、He生成量の増加に伴って高温にシフトした。また、サイクロトロンHe照射法によっても同様のHeによるDBTTシフト効果が確認できた。
大久保 成彰; 若井 栄一; 松川 真吾; 谷川 博康; 沢井 友次; 實川 資朗; 大貫 惣明*
Materials Transactions, 46(8), p.1779 - 1782, 2005/08
被引用回数：1 パーセンタイル：16.27(Materials Science, Multidisciplinary)核融合中性子照射がもたらす核変換生成Heと弾き出し損傷の影響を調べるために、B添加した鋼に核分裂炉照射を行う手法がしばしば用いられる。BをF82H鋼に添加すると、靭性が低下する場合があるが、BN化合物を形成するNを同時に添加(F82H+B+N)すること及び、熱処理条件の調整により、Bを添加しない場合と同様な特性とすることができた(前報)。ここでは、F82H+B+N材の引張特性,シャルピー衝撃特性、さらにイオン照射による硬化挙動について報告する。なお、照射硬化の評価には極微小硬さ試験機を用いた。シャルピー試験による延性-脆性遷移温度は、焼き戻し温度が750C(30分)の場合、F82H鋼と同等で約-100Cであったが、焼き戻し温度を低くすると約50C上昇した。このとき、降伏応力も増加を示した。イオン照射による硬さ変化は、この損傷領域では焼き戻し温度によらずほぼ一定であり、これはF82H鋼の場合と同様である。以上のように、F82H+B+N材では、B単独添加やNi添加鋼の場合のような照射による顕著な硬化はみられなかったことから、核分裂炉照射によるHe効果の評価精度向上が期待できる。
若井 栄一; 佐藤 通隆*; 大久保 成彰; 沢井 友次; 芝 清之; 實川 資朗
日本金属学会誌, 69(6), p.460 - 464, 2005/06
被引用回数：1 パーセンタイル：16.27(Metallurgy & Metallurgical Engineering)本研究ではFe-8Cr-2W-0.1C系のマルテンサイト鋼F82Hに約60ppmのBを添加させた材料と約60ppmのBと約200ppmのNを複合添加させた材料を作製し、その微細組織と強度特性を評価した。これらの鋼材中のBの偏析を防ぐために、熱処理に関しては950Cまたは1000Cで約10分間焼ならしを行った後、水中に急冷するなどの措置を施した。その後、約780Cで30分間焼きもどしを行った。これらの熱処理後、各試料の微細組織観察やSIMSによるBやNの分布測定を行うとともに、引張試験とシャルピー衝撃試験等を行った。B添加材とB+N複合添加材の引張特性は添加していない材料とほぼ同一であったが、衝撃試験では無添加材に比べて空冷したB添加材の延性脆性遷移温度(DBTT)が70C程度上昇するとともに、ボロンの分布の局在化がSIMSによって観察された。焼きならし温度から急冷したB添加材のDBTTの上昇量は30C程度になり、ボロンの局在化の度合いも減少した。一方、BとNを複合添加した材料ではDBTTの上昇がなく、Bの局在的な偏りがさらに減少した。また、酸化物や窒化ボロンは観察されなかった。
若井 栄一; 田口 富嗣; 山本 敏雄*; 富田 英樹*; 高田 文樹; 實川 資朗
Materials Transactions, 46(3), p.481 - 486, 2005/03
被引用回数：8 パーセンタイル：51.67(Materials Science, Multidisciplinary)F82H鋼の照射硬化に関するヘリウム生成量依存性を照射温度の関数として調べた。照射量は約2dpaである。本研究に用いた試料はアイソトープ調整したボロン、すなわち
B, 
B及びBとBを50%ずつ混合させた3種類をそれぞれ60wtppm添加したものである。照射によって生成されたヘリウム量は約15から330appmであった。照射後、引張り試験を行った結果、いずれの照射温度においても照射硬化が生じたが、B添加による硬化の増加は300C照射材のみでわずかに生じたが、150C照射材では観察されなかった。B添加による硬化の促進効果は照射温度に依存して生じると考えられる。他方、焼もどし時間に対する照射硬化の変化は、150Cで2dpa照射したF82H鋼の引張り特性から解析し、照射による硬化量は焼き戻し時間と温度の増加に伴って増加することがわかった。また、延性脆性遷移温度と降伏応力の照射による変化を解析した結果、照射後のF82H鋼の強度特性は照射前に行う焼き戻し時間や温度の調整によってその性能を向上させることができることがわかった。
若井 栄一; 佐藤 通隆*; 沢井 友次; 芝 清之; 實川 資朗
Materials Transactions, 45(2), p.407 - 410, 2004/01
被引用回数：6 パーセンタイル：32.72(Materials Science, Multidisciplinary)材料中に生成するHeが組織や強度特性に及ぼす影響を評価するために原子炉での熱中性子とのB(n,
)
Li反応を利用したB添加法がある。本研究ではFe-8Cr-2W-0.1C系のマルテンサイト鋼F82Hに約60ppmのBを添加させた材料と約60ppmのBと約200ppmのNを複合添加させた材料を作製し、その組織と強度特性を評価した。これらの試料の熱処理はBの偏析を防ぐために950Cから1150Cまでの数種類の温度で約30分間焼ならしを行った後、水中に急冷した。その後、約780Cで30分間焼きもどしを行った。これらの熱処理後、各試料の組織やSIMSによってBやNの分布を調べるとともに、引張試験とシャルピー衝撃試験等を行った。B添加材とB+N複合添加材の引張特性は添加していない材料とほぼ同一であったが、衝撃試験では無添加材に比べてB添加材の延性脆性遷移温度(DBTT)が30
70C程度上昇したのに対して、BとNを複合添加した材料ではDBTTは上昇しなかった。また、この複合添加材ではBの偏りを抑えることができた。また、焼ならし温度によってもBの偏析分布やDBTTが変化した。以上の結果から材料中にHeをより均一に生成させるためにはBとNを複合添加し、1000Cで焼きならしをした材料が最適であることがわかった。
上平 明弘; 鵜飼 重治
JNC TN9400 2000-035, 164 Pages, 2000/03
JNC-TN9400-2000-035.pdf:3.67MB
高強度フェライト/マルテンサイト鋼(PNC-FMS鋼:0.12C-11Cr-0.5Mo-2W-0.2V-0.05Nb)は、サイクル機構が高速炉の次期炉心材料候補として開発した鋼種であり、1992年の材料強度基準(暫定案)の策定時に延性脆性遷移温度(DBTT)が評価されているが、衝撃特性において重要な特性の1つである寸法依存性、および上部棚吸収エネルギー(USE)の評価が行われていないといった課題がある。本報告では、PNC-FMS鋼および海外材のデータを用いて、USE,DBTTそれぞれにおける寸法依存性、熱時効効果、照射効果などを評価し、PNC-FMS鋼における製造時のUSEとDBTTの設計値、および熱時効効果と照射効果それぞれの設計式を策定した。得られた主な結果は次の通りである。(1)USEの寸法依存性は「(Bb)のn乗」(B:試験片の幅、b:試験片のリガメントサイズ)を用いて「USE=m(Bb)のn乗」(m,nは定数)の関係として適切に評価可能であること、およびPNC-FMS鋼の場合「n=1.4」となることを明らかにした。「(Bb)のn乗」における乗数「n」は、フルサイズ試験片のUSE(J)と関連付けられ、「n=1.38
10のマイナス3乗USE+1.20」の関係式が得られた。(2)DBTTの寸法依存性は「BKt」(Kt:弾性応力集中係数)を用いて適切に評価可能であり、「DBTT=p(log10BKt)+q」(p,qは定数)の関係にあることを明らかにした。PNC-FMS鋼の場合、DBTT=119(log10BKt)-160であった。(3)製造時DBTTの設計値、および熱時効効果と照射効果それぞれの設計式を用いて、照射後のDBTTを推定した結果、350650
の照射温度範囲でサブサイズ試験片(幅3mm高さ10mm)のDBTTは180以下であった。
新見 素二; 松井 義典; 實川 資朗; 星屋 泰二; 塚田 隆; 近江 正男; 三村 英明; 大岡 紀一; 秀 耕一郎*
Journal of Nuclear Materials, 271-272, p.92 - 96, 1999/00
被引用回数：5 パーセンタイル：40.64(Materials Science, Multidisciplinary)析出硬化型630ステンレス鋼の引張試験片、破壊靱性試験片及びシャルピー衝撃試験片をJMTRにおいて冷却水温度である325Kにて照射した。速中性子の照射量は最高で1.210
m
(E
1MeV)である。試験温度は引張及び破壊靱性試験を293Kで、シャルピー衝撃試験は273~450Kの範囲で行った。引張強さは速中性子照射量710
m付近で1600MPaのピークを示し、それ以降は、1500MPa(1.210m-2)付近まで照射量とともに徐々に低下した。伸びは未照射材で12%程度、710mまでの照射で7%に低下した。破面観察結果は破壊が延性的であったことを示した。破壊靱性値は照射によって未照射材の約半分に低下した。破壊靱性試験片では、へき開破面が支配的であった。シャルピー衝撃試験によるDBTTは照射によって60K上昇した。
菱沼 章道; 若井 栄一; 高木 清一*; 安彦 兼次*
Proc. of Int. Conf. on Ultra-high purity base metals (UHPM-98), p.27 - 33, 1998/00
高クロム合金は、耐食性、高温強度特性に優れていることから、その合金の開発が待たれている。そのためには、この合金の最大の欠点である脆さを克服する必要がある。本研究では、高純度化の観点から脆さを克服すること及び不純物に大きく影響される照射挙動を明らかにし原子力材料としての開発基盤を確立することの一環として、純度の異なるFe-9Cr合金のシャルピー及び引張特性に及ぼす中性子照射効果を調べた。シャルピー試験によるDBTTの変化に関しては、高純度材の照射による上昇が大きく、また、引張強度の上昇も大きいことがわかった。この原因は照射中に生じる転移ループと析出物の挙動とも密接に関連している。
實川 資朗; 木崎 實; 海野 明; 芝 清之; 菱沼 章道
Small Specimen Test Techniques; ASTM STP 1204, p.289 - 307, 1993/00
被引用回数：15 パーセンタイル：98.51(Nuclear Science & Technology)円環状ノッチ付きパンチ試験、スモールパンチ試験、微小引張試験等をホットセル中で行なうための試験装置を開発している。加えてホットセル中で微小試験片を取り扱うためのマイクロマニピュレーター及び微小引張試験片等を製作するための放電加工材の製作も行っている。さらに、各試験法の適用範囲を評価するための試行も行った。スモールパンチ試験から得られる特性値と引張試験結果との相関は、あまり明瞭でなかった。円環状ノッチ付きパンチ試験で得られる脆性延性遷移温度はスモールパンチ試験の結果よりも高く標準シャルピー試験の結果に近かったが、材料依存性には相違も見られた。この違いは、試験片の寸法効果によるものと考えられる。
鈴木 雅秀; 衛藤 基邦; 西山 裕孝; 深谷 清; 磯崎 孝則
Small Specimen Test Techniques; ASTM STP 1204, p.217 - 227, 1993/00
微小かたさ試験及びSP試験によるDBTTの評価を、熱時効、中性子照射あるいは冷間加工した21/4Cr-1Mo鋼及び鉄-0.15炭素モデル合金について実施した。DBTTの変化はSP試験によって大むね評価できるが、粒間破壊に起因する脆化については金属組織学的検討もあわせて行う必要のあることが分かった。
衛藤 基邦; 高橋 秀明*; 三沢 俊平*; 鈴木 雅秀; 西山 裕孝; 深谷 清; 實川 資朗
Small Specimen Test Techniques; ASTM STP 1204, p.241 - 255, 1993/00
スモールパンチ試験の照射材への適用の妥当性を検討することを目的として、(1)試験法の標準化、(2)SPエネルギーデータの統計的解析手法の確立、(3)低合金鋼等への適用結果の検討の観点からこれまでの成果をまとめた。2~1210
n/m
(E≧1MeV)、573~673Kなる照射条件で照射されたF-82,F-82H,HT-9,21/4Cr-1Mo鋼について得られた各種SP試験パラメータは、引張強度、耐力、破壊靱性、延性脆性遷移温度と相関々係があることが分かった。その結果、SP試験はフェライト鋼の照射後の特性評価に有効であることが示唆された。
鈴木 雅秀; 深谷 清; 西山 裕孝; 衛藤 基邦
JAERI-M 92-086, 44 Pages, 1992/06
微小試験片による延性脆性遷移温度(DBTT)の評価法について、スモールパンチ(SP)試験を中心に検討を行った。熱時効、冷間加工、中性子照射を行った21/4Cr-1Mo鋼及び鉄基モデル合金を用い、SP試験によるDBTT評価の課題を検討した結果、SPによるDBTTとシャルピー試験によるDBTTは全般的には良い相関が得られた。しかしながら、粒界脆化型のDBTTの上昇に関しては、SP試験片の破壊破面観察等を組み合わせることにより、脆化のより的確な判断を行っていく必要があることが判った。
斎藤 滋; 涌井 隆; 塚田 学*; 山下 直輝; 佐野 成人; Dai, Y.*; 二川 正敏
no journal, ,
MEGAPIE(MEGAwatt Pilot Experiment)プロジェクトの照射後試験(PIE)が、原子力機構に割り当てられた試料について実施されている。本実験では、T91製ビーム窓(BW)などのMEGAPIEターゲットの構成機器から引張り試験片を採取した。照射温度は約250C、はじき出し損傷レベルは0.75-1.74dpaであった。引張り試験後,試験済み試験片のグリップ部分からSP試験片を作製した。SP試験の試験温度は-150Cから250Cの範囲であった。SP試験の荷重-変位曲線(LDC)の面積から、延性-脆性遷移温度(DBTT)を評価した。これらのデータを過去のSTIP(SINQ Target Irradiation Programe)試料のPIEで得られたデータと比較したところ、同様の値を示した。また、SP試験結果から換算式を適用して降伏応力と最大引張強さを算出した。これらを引張り試験の結果と比較したところ、良く一致することがわかった。
