Deformation mechanism of a strong and ductile maraging steel investigated using X-ray synchrotron diffraction

Li, H.*; Liu, Y.*; Zhao, W.*; Liu, B.*; 冨永 亜希; 菖蒲 敬久; Wei, D.*

International Journal of Plasticity, 165, p.103612_1 - 103612_20, 2023/06

https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2023.103612

コバルトフリーのマルエージング鋼の強度特性を明らかにするために、高エネルギー放射光X線回折法を利用したその場引張試験を行った。マルテンサイト相とオーステナイト相からの回折プロファイルが得られ、それらの強度及び幅が負荷に伴い変化している様子が観察された。回折プロファイルを解析した結果、時効(as-aged)材では、低応力レベルにてマルテンサイトの含有量が緩やかに減少し、高応力レベルでは急激に減少した。一方、熱処理(as-solution)材では、応力の増加とともにオーステナイト相がマルテンサイト相に著しく転移変態している結果が得られた。これらのことがそれぞれの強度特性に起因していることを明らかにした。

A Multi-technique tomography-based approach for non-invasive characterization of additive manufacturing components in view of vacuum/UHV applications; Preliminary results

Grazzi, F.*; Cialdai, C.*; Manetti, M.*; Massi, M.*; Morigi, M. P.*; Bettuzzi, M.*; Brancaccio, R.*; Albertin, F.*; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; et al.

Rendiconti Lincei. Scienze Fisiche e Naturali, 32(3), p.463 - 477, 2021/09

https://doi.org/10.1007/s12210-021-00994-2

In this paper, we have studied an additively manufactured metallic component, intended for ultra-high vacuum application, the exit-snout of the MACHINA transportable proton accelerator beam-line. Metal additive manufacturing components can exhibit heterogeneous and anisotropic microstructures. Two non-destructive imaging techniques, X-ray computed tomography and Neutron Tomography, were employed to examine its microstructure. They unveiled the presence of porosity and channels, the size and composition of grains and intergranular precipitates, and the general behavior of the spatial distribution of the solidification lines. While X-ray computed tomography evidenced qualitative details about the surface roughness and internal defects, neutron tomography showed excellent ability in imaging the spatial density distribution within the component. The anisotropy of the density was attributed to the material building orientation during the 3D printing process. Density variations suggest the possibility of defect pathways, which could affect high vacuum performances. In addition, these results highlight the importance of considering building orientation in the design for additive manufacturing for UHV applications.

Effect of nitrogen concentration on nano-structure and high-temperature strength of 9Cr-ODS steel

岡 弘; 丹野 敬嗣; 大塚 智史; 矢野 康英; 皆藤 威二

Nuclear Materials and Energy (Internet), 16, p.230 - 237, 2018/08

https://doi.org/10.1016/j.nme.2018.05.010

In determining the nitrogen concentration specifications, nano-structure and high-temperature strength of 9Cr-ODS steel have been investigated as a function of the nitrogen content with the aim of obtaining technical knowledge that makes the specification reasonable. The hardness and tensile strength showed degradation with increasing nitrogen content. For a microstructure, the decrement of residual ferrite phase was confirmed. Since the nitrogen is an austenite stabilizer, the increment of nitrogen enhanced an alpha to transformation, resulted in the decrease of the residual ferrite phase. It is considered that the reduction of the strength is due to the decrease of the residual ferrite phase.

Effect of thermo-mechanical treatments on nano-structure of 9Cr-ODS steel

岡 弘; 丹野 敬嗣; 大塚 智史; 矢野 康英; 上羽 智之; 皆藤 威二; 大沼 正人*

Nuclear Materials and Energy (Internet), 9, p.346 - 352, 2016/12

https://doi.org/10.1016/j.nme.2016.10.007

The effect of thermo-mechanical treatments (TMTs) on the evolution of nano-structure in an oxide dispersion strengthened (ODS) ferritic/martensitic steel (Fe-9Cr-2W-0.22Ti-0.36YO) was investigated. TMTs involve hot extruding and subsequent forging, which are expected to be part of a future industrial-scale manufacturing process of the ODS steel. It was shown that the ODS steel was composed of two phases - a fine-grained residual ferrite phase and a transformable martensite phase. The number density of the nano-sized particles in the residual ferrite phase was significantly higher than that in the martensite phase. The TMTs did not significantly affect the number density, but slightly affected the size distribution of the nano-sized particles in both ferrite phase and martensite phase. Moreover, the volume fraction of the residual ferrite phase decreased after TMTs. In summary, the TMT conditions could be a parameter which affects the nano-structure of the ODS steel.

稠密格子体系ロッド位置変位のX線CTによる測定と伝熱特性への影響(共同研究)

光武 徹*; 勝山 幸三*; 三澤 丈治; 永峯 剛*; 呉田 昌俊*; 松元 愼一郎*; 秋本 肇

JAERI-Tech 2005-034, 55 Pages, 2005/06

JAERI-Tech-2005-034.pdf:7.76MB

燃料棒と燃料棒の間隙が1mm程度の稠密格子体系では、わずかなロッド位置変位により伝熱特性に影響を及ぼす恐れがある。また、熱的限界出力を評価するサブチャンネル解析において、模擬燃料棒が設計位置からズレた場合の影響を定量的に確認しておくことは、実験解析の予測誤差原因を検討するうえで重要である。本研究では、低減速炉炉心模擬燃料集合体(7本バンドル)に対して、断面内の模擬燃料棒配置を実測し、その結果に基づいて各模擬燃料棒中心位置の変位と伝熱特性との関係について実験的に検討するとともに、サブチャンネル解析結果に及ぼすロッド位置変位の影響を評価した。X線CT装置による断面の可視化画像より、模擬燃料棒位置は設計位置から大きく変位していないことが確認できた。模擬燃料棒位置の変位は、最大0.5mm,平均は0.2mmであった。伝熱実験の結果、BT発生位置・時刻の観点から模擬燃料棒位置の変位の影響は小さかった。X線CT測定結果に基づく限界出力計算値(サブチャンネル解析)は、模擬燃料棒が設計位置にある結果よりも5%程度小さくなったが、過大評価の程度は約25%と依然大きかった。このことから、解析結果と実験結果との差異は、模擬燃料棒の変位(入力データの問題)だけでは説明はつかず、解析モデルの影響の大きいことがわかった。

超高出力・超短パルスレーザー照射による物質状態の解析; プラズマ中のレーザー光の伝播特性

内海 隆行*; 佐々木 明; 藤井 貞夫*

計算工学講演会論文集, 5, 4 Pages, 2000/05

過渡的電子衝突励起X線レーザーを発振させるために、固体ターゲットをダブルパルスの短パルスレーザーで照射する方法が考えられている。第一のパルスで固体ターゲットを急速に加熱してプラズマ化する。第二のパルスでプラズマを追加熱し、媒質イオンをレーザー上準位に励起し、X線利得を発生させる。このシミュレーションのためには、レーザー光の吸収過程、レーザー光のエネルギーの吸収率とその空間分布の決定が重要である。ここでは、レーザー光線の軌跡はアイコナル方程式に従うとし、プラズマ中での光線の吸収過程を流体コードに組込み超高出力・超短パルスレーザーを固体へ照射した場合のレーザー光のプラズマ中での伝播特性について検討する。

Rutherford backscattering/channelling,XRD,XRD pole figure and AES characterization of FeTio thin films prepared in different ambients by laser ablation

Dai, Z.*; 楢本 洋; 山本 春也; 鳴海 一雅; 宮下 敦巳

Journal of Physics; Condensed Matter, 11(3), p.913 - 925, 1999/00

https://doi.org/10.1088/0953-8984/11/3/029

種々のガスふん囲気(真空,Ar,O,Ar+O)下で、レーザー蒸着法によって作製させるFeTiO薄膜の化学量論比、結晶性、結晶方位整合性を、X線回折法、イオンビーム解析法及びオージェ電子分光法で系統的に調べた結果を報告する。結論としては、Ar+5%Oガスふん囲気下でレーザー蒸着を行うことにより、炭素不純物の取り込みもなく、化学量論比の優れた単結晶膜を合成することに成功した。エピタクシーの関係は、FeTiO(0006)/AlO(0006)となっている。

Polarization analyzing system for X-ray magnetic kerr rotation in X-ray magnetic resonant scattering

森 浩一*; 並河 一道*; 舟橋 聖義*; 東 保男*; 安藤 正海*

Review of Scientific Instruments, 64(7), p.1825 - 1830, 1993/07

https://doi.org/10.1063/1.1144453

X線の共鳴磁気散乱には、磁気旋光性が付随する。これは、X線磁気ファラデー効果やX線磁気カー効果なる現象として現われる。後者は、試料で回折されたX線における偏光主軸の回転現象である。この様な現象は、磁性研究に応用することができる。我々は、X線磁気カー回転角を測定する偏光解析システムを開発した。この装置の基本構成は、2軸回折計で、偏光子、電磁石、検光子から成る。入射X線に45゜直線偏光X線を用いた、希土類強磁性体ガドリニウムのL吸収端における測定を行った。最大の回転角は、約2゜で、測定精度は、0.2゜~0.3゜であった。

Chemical vapor deposition of silicon carbide for coated fuel particles

湊 和生; 福田 幸朔

Journal of Nuclear Materials, 149, p.233 - 246, 1987/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(87)90482-X

被覆燃料粒子にSiCを化学蒸着させる実験を、流動床を用いて行なった。原料および流動ガスとして、メチルトリクロロシラン、水素、およびアルゴンを用いた。種々の条件において蒸着を行ない、蒸着物をX線回折法により調べた。蒸着物生成は、蒸着条件により、-SiC、-Sic+Si、または-SiC+Cであった。また、化学蒸着の機構を理解するために、熱力学解析を行なった。ここでの実験条件では、熱力学的に平衡な蒸着物組成は、-SiCまたは-SiC+Cであった。これらの実験および解析の結果から、SiCの化学蒸着の機構に関するモデルを提案した。

X-ray diffraction of the molten salt 50mol%AlCl-50mol%LiCl

高橋 節子*; 棟田 高行*; 小浦 延幸*; 大野 英雄

J.Chem.Soc.,Faraday Trans.,2, 81, p.319 - 326, 1985/00

AlCl-LiCl系あるいはALCL-NaCl系溶融塩はアルミニウム電解精錬用電解液として最近注目されている。これは電力消費量の極めて少ない電解液であるからである。Alの電着状態あるいは両極の電極反応に、溶中のイオン種の寄与の大きいことが明らかにされているが、実際の原子間距離、配位数などにつては明らかにされていなかった。本研究の結果、溶融状態においても安定な〔AlCl〕正四面体鎖イオンが存在し、最近接Al-Cl及びCl-Cl間距離は、それぞれ2.15及び3.50である。〔AlCl〕イオンのまわりには約6.75離れて4個のAlCl〕イオンが存在していることが明らかとなった。