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5 (012) symmetrical tilt grain boundary; A First-principles study山口 正剛; 志賀 基之; 蕪木 英雄
Journal of Physics; Condensed Matter, 16(23), p.3933 - 3956, 2004/06
被引用回数：86 パーセンタイル：92.94(Physics, Condensed Matter)ニッケル金属の5(012)対称傾角粒界中の非遷移元素がもたらす脆化効果について、WIEN2kコードを用いた第一原理計算による研究を行った。まず溶質元素(非遷移元素)がある場合とない場合における粒界/表面構造について、力を最小にするように原子を動かし安定な構造を求めた。次に置換サイトと格子間サイトも含めて、粒界/表面/bulkサイトにおける溶質元素の結合エネルギーを、
Hから
Rn間にあるすべての非遷移元素について計算した。そして、粒界/表面偏析エネルギーは、粒界/表面サイトにおける結合エネルギーとバルク内部におけるそれとの差から求め、Rice-Wangモデルに基づく脆化能エネルギー(embrittling potency energy)は、偏析エネルギーの粒界と表面での差から求めた。計算の結果、ほとんどの非遷移元素は負の粒界/表面偏析エネルギーを示した。それは粒界/表面がバルク内部よりも非遷移元素にとって安定であることを意味する。また、脆化能エネルギーはほとんどの元素で正となった(脆化がもたらされる)が、Be, B, C, Siで大きな負の値となり、これらの一部の元素は粒界を強化する可能性があることが示された。さらに、計算結果はさまざまな実験事実と矛盾しないことが示された。
星屋 泰二*; 高屋 茂*; 上野 文義; 根本 義之; 永江 勇二*; 三輪 幸夫; 阿部 康弘*; 近江 正男; 塚田 隆; 青砥 紀身*
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 29(4), p.1687 - 1690, 2004/06
高速炉(FBR)及び軽水炉(LWR)の構造材料の劣化評価のため、結晶粒界に沿った磁気及び腐食特性に基づく新しい評価技術の開発に着手した。経年化したFBR構造材料に対し、磁気的方法を適用し、き裂発生以前の初期段階のクリープ損傷を非破壊検出することができる。そこで、クリープ損傷を受けた常磁性のステンレス鋼について、自然磁化に対する負荷応力の効果を調べた。一方、イオン照射したステンレス鋼の粒界近傍の腐食特性及び光磁気特性はそれぞれAFM及びKerr効果顕微鏡を用いて評価した。これらの劣化はCr欠乏等の粒界近傍の性質変化によって引き起こされた。この結果、原子炉構造材料の劣化進行過程の初期段階は、粒界に沿った磁気及び腐食特性によって検出できることがわかった。
5(012) tilt grain boundary山口 正剛; 志賀 基之; 蕪木 英雄
Journal of the Physical Society of Japan, 73(2), p.441 - 449, 2004/02
被引用回数：23 パーセンタイル：71.37(Physics, Multidisciplinary)水素を含むニッケル5(012)傾角粒界と(012)表面の電子構造を、フルポテンシャル補強平面波法を用いて計算した。そして、水素が粒界/表面にあるとき、固体内部にあるときの結合エネルギーを計算した。Ni(111)表面に水素があるときの結合エネルギーも計算し、実験と比較したところよく一致した。水素が5(012)粒界/表面にあるときと、固体内部にあるときのエネルギー差を計算してそれを粒界/表面偏析エネルギーとし、2つの偏析エネルギーの差を脆化能(embrittling potency)として計算した。水素の偏析するサイトは全エネルギーの最小化から求めた。結果として、水素原子はバルク内部よりも5粒界にいる方が約0.3eV/H安定であり、5粒界よりもその破面である(012)表面にいる方が、さらに約0.3-0.4eV/H安定であることがわかった。粒界空孔が余分なNi原子で占有された場合、粒界エネルギーが約10%増加するが、その場合も計算を行った。この場合、粒界偏析エネルギーは減少して偏析が起こりにくくなることがわかった。加えて、水素原子が粒界,表面,バルク中にあるときのゼロ点振動エネルギーの計算も行ったが、結果はすべて0.12-0.16eV/Hの範囲に収まった。そのため、粒界/表面偏析エネルギーや脆化能に対するゼロ点振動エネルギーの影響は小さいと考えられる。
根本 義之; 三輪 幸夫; 塚田 隆; 辻 宏和
JAERI-Conf 2003-001, p.397 - 404, 2003/03
オーステナイト・ステンレス鋼における照射誘起応力腐食割れ(IASCC)現象は軽水炉の高経年化における主要な問題として研究されている。IASCC発生機構の研究を進めるうえで照射材の粒界腐食挙動を調べることは極めて重要であるが、既存の実験方法でそれを行うことは困難である。本研究の目的は原子間力顕微鏡(AFM)を用いた照射材の粒界腐食挙動の評価技術の開発である。溶体化熱処理した高純度Fe-18Cr-12Ni合金に原研高崎研のタンデム加速器TIARAにおいてNiイオン照射を照射温度573Kで行い、試料とした。照射損傷量はピーク領域で約1dpaとした。腐食方法は不動態域での定電位腐食とした。腐食の後、AFMにより粒界腐食量の評価を行った。また粒界腐食挙動と粒界性格との相関について研究するため、方位像顕微鏡(OIM)での評価を行った。その結果、粒界腐食量のナノスケールでの評価に成功し、また粒界腐食の起こっていた粒界はいずれもランダム粒界であることが明らかになった。
根本 義之; 三輪 幸夫; 辻 宏和; 塚田 隆
第12回MAGDAコンファレンス(大分)講演論文集, p.191 - 196, 2003/00
現在、軽水炉の高経年化との関連において重要な検討課題とされているオーステナイト・ステンレス鋼の照射誘起応力腐食割れ(IASCC: Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking)の基礎的な研究のため、照射材における腐食挙動の評価方法の開発及び解析を行った。イオン照射を適用し、照射温度,照射損傷量,ヘリウム(He)注入量を変化させて照射を行った。照射材の腐食挙動の評価には原子間力顕微鏡(AFM: Atomic Force Microscope)を適用し、その評価のために最適な腐食条件などについて検討した。その結果、照射材の腐食挙動の評価方法を開発し、粒界及び粒内の腐食挙動について評価を行った。方位像顕微鏡(EBSP: Electron Backscatter Diffraction Pattern)による観察結果との組合せにより、粒界性格と腐食挙動の相関について検討した。また照射条件と腐食挙動の相関について検討した。
O+SO
環境における高温腐食倉田 有司; 鈴木 富男; 清水 三郎
JAERI-Research 2000-011, p.56 - 0, 2000/03
JAERI-Research-2000-011.pdf:14.24MB
熱化学水素製造プロセス(ISプロセス)のHO+SO環境において、容器候補材料の選定に資するため、850
で1000hまでの腐食試験を行った。この環境における腐食は、腐食膜の形成、剥離、均一腐食、内部酸化と硫化からなる粒界侵食である。耐食性が劣っているのは、SUS304、SUS316、ハステロイC276、優れているのは、2相ステンレスのSUS329J4Lである。そのほかのアロイ800H、ハステロイXRなどは中間の耐食性を示す。FeとCrを含む合金では、多くの場合、酸化膜は外側のFe酸化物、内側のCr酸化物からなる。Sはスケール/金属界面近傍や粒界侵食部に濃縮し、硫化物を形成する。この環境における腐食を粒界侵食深さで整理したとき、粒界侵食深さはほぼ放物線則によって表された。
武田 光博*; 大貫 惣明*; 渡辺 精一*; 阿部 弘亨; 楢本 洋; P.R.Okamoto*; N.Q.Lam*
Mat. Res. Soc. Symp. Proc., 540, p.37 - 42, 1999/00
共有結合系物質のSi多結晶体でのイオン照射による相安定性について論ずるため、Siの結晶粒界での非晶質化過程に対する、不純物及び応力の効果について電子顕微鏡を用いて調べた結果である。引張応力の印加や不純物としてのB添加は、いずれも照射欠陥の易動度を下げて、粒界での非晶質化を抑制することを明らかにした。
赤堀 光雄; 福田 幸朔
Journal of Nuclear Materials, 186, p.47 - 53, 1991/00
被引用回数：14 パーセンタイル：80.12(Materials Science, Multidisciplinary)低燃焼度(Th,U)Oからのセシウムの放出挙動と照射後焼鈍法により調べた。放出された
Csは水冷銅板により連続的に捕集し、直接測定を行なった。Cs放出率は結晶粒径及び燃焼度に強く依存し、その増加とともに減少することが解った。また、等価球モデルから求めたCs拡散の活性化エネルギーは低燃焼度で約460kJ/molで、Xe拡散の値よりも高いことが明らかとなった。
Co into SUS-304立川 圓造; 星 三千男; 佐川 千明; 米澤 仲四郎; 後藤 覚司*
Journal of Nuclear Materials, 120, p.154 - 160, 1984/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Materials Science, Multidisciplinary)280
C水中下でSUS-304へのCoの拡散挙動を調べた。拡散は見かけ上、定数Dv=(6.0
4.0)
10
cm
/Sをもつ体積拡散と定数 
Dgb=(1.41.0)10cm
/Sをもつ粒界拡散の二つの過程で進行する。JPDR原子炉浄化系配管およびJMTR 0WL-1にセットしたSUS-304試験片中のCoの拡散、および300CHe中での実験結果もこれらの値と一致する。また、これらの値を用いて、40年間使用した原子炉配管へのCoの拡散距離と濃度を計算した。
村岡 進; 馬場 信一
JAERI-M 9185, 20 Pages, 1980/11
多目的高温ガス炉用制御材である炭化ホウ素とその被覆材の候補合金のハステロイ-X、インコロイ800との両立性試験を850~1050Cの温度範囲である。試験の結果、1000C以下では、合金と黒鉛入り炭化ホウ素との両立性は合金と化学量論組成に近い炭化ホウ素の両立性に比べ幾分良いが、両者共反応性に富んでいることが判明した。両合金間ではインコロイ800の方がハステロイ-Xより両立性は良い。反応の形態は合金中への炭素、ホウ素の粒界侵入が先行して起こり、続いて層状の反応生成物の見られるものがあった。合金表面近傍の反応層においてはFeB、CrB、NiBの生成が認められた。反応前後のハステロイ-Xの機械的強度の変化について引張り試験により調べた所、炭化ホウ素との反応により強度の減少することが判明した。
Pellet Melting柳澤 和章
JAERI-M 7503, 10 Pages, 1978/01
縦駆動照射装置の特性を利用してUOペレット溶融時の燃料ピンの挙動を金相観察によって調べた。得た結論は以下の通りであった。(1)UOペレットの溶融は約630W/cmで生じ溶融域は同心円状に試料全体の約1/3まで広がった。(2)典型的なぺレットの横断面形態を金属写真により観察した。その結果ぺレット中心部では粒界が見られず、中間および外線部で非等粒が生じていた。(3)殆んどの気孔は粒界内側でなく粒界上に集積していた。(4)ペレットの割れは粒内割れてあった。
川崎 了
Journal of Nuclear Materials, 26(3), p.338 - 340, 1968/00
被引用回数：1抄録なし
野村 末雄
Rev.Phys.Chem.Jpn., 31(1), p.0 - 0, 1961/00
抄録なし
山下 真一郎; 関尾 佳弘; 坂口 紀史*; 柴山 環樹*; 渡辺 精一*; 粉川 博之*
no journal, ,
Recent grain boundary structure studies have shown that optimal distribution of a high frequency of coincidence site lattice boundaries and consequent discontinuity of random boundary network in the material is one of very effective methods to enhance the intergranular corrosion resistance. This advantageous property, one of important ones for structural material of nuclear reactor, can be obtained through simple thermomechanical treatment process without any change of original chemical composition. In this study, grain boundary character distribution(GBCD)-optimized Ni-based alloy (PE16) has been developed as a prospective high-performance nuclear reactor material by grain boundary engineering processing, and then tensile behavior of GBCD-optimized Ni-based alloy was investigated to evaluate the effects of grain boundary engineering processing on mechanical property. The results of tensile test at the temperature ranging from room temperature to 1073K showed that tensile strengths of the GBCD-optimized PE16 uniformly decreased with increasing test temperature. From these results, it was implied the possibility that the change in tensile properties would be attributed to an increment of dislocation structure.
端 邦樹; 永井 康介*; 西山 裕孝
no journal, ,
国内圧力容器鋼の粒界脆化に関しては、これまで試験炉照射材を用いた分析が主に実施されてきた。一般的に試験炉照射は実機照射と比較して中性子照射速度が大きいが、照射速度が粒界脆化に与える影響についてはいまだ明らかにはなっていない。また、高照射量領域で粒界脆化が顕在化する可能性についても十分なデータは得られてこなかった。そこで、本研究では、試験炉及びPWRで高照射量まで中性子照射された圧力容器鋼を用い、粒界脆化の主因とされているリン(P)の粒界偏析量をオージェ電子分光により調べ、照射速度が粒界脆化に与える影響を評価した。その結果、試験炉照射材とPWR照射材ではPの粒界偏析量に大きな違いはなく、照射速度の影響は極めて小さいものと判断された。また、照射量がPの粒界偏析量に与える影響について確認した結果、Pの粒界偏析量は照射後すぐに一定値となり高照射量領域でPの粒界偏析量が増加する傾向は示されず、Pの粒界偏析量は照射量よりも材料のP含有量により強く依存した。既往研究のデータも含めて検討したところ、このP含有量依存性は、母材, 溶金, 溶接熱影響部及びマグノックス炉用のC-Mn鋼について、ほぼ同様の傾向を示すことが分かった。
