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竹内 正行; 大橋 和夫; 藤咲 和彦*; 石橋 祐三; 武田 誠一郎
PNC TN8410 98-060, 74 Pages, 1998/03
(目的)本件は、Tiより耐食性に優れ、かつTi-5Ta、Zr等よりも装置の製作コストが安価な材料を創製することを目的として実施した。(方法)機器材料開発室で行なった耐食性Ti系合金の試作結果に基づき、Tiの耐食性を向上させる元素としてNbを選定した。そしてNbの添加量を変化させたTi-Nb合金を4種類(Ti-3Nb,Ti-5Nb,Ti-10Nb,Ti-20Nb)試作した。試作した合金について機械的強度、熱間加工性、耐食性に関する評価を行なった。(結果)評価結果を以下に示す。(1)いずれのTi-Nb合金も、目標通りの組成に溶製できた。(2)TiにNbを添加することにより機械的強度は強化され、Nb量とともに強化の度合いは高くなる。なお、いずれの合金についても熱間加工性は良好であるといえる。(3)Ti-3NbおよびTi-5Nbの室温での曲げ加工性は良好であった。Ti-10Nbでは1枚は良好な結果であったが、1枚について部分的に肌荒れが観察された。なお、Ti-20Nbはまったく変形せずに破断した。(4)酸回収蒸発缶模擬液中において、Ti-Nb合金の腐食速度はNb添加量とともに低下し、いずれの合金についてもTiより優れた耐食性を示した。Ti-Nb合金の腐食形態は、いずれも全面腐食であった。(5)Ti-Nb合金の優れた耐食性は、表面に生成するTiO2皮膜に起因している。NbはNb2O5として材料表面に濃縮し、TiO2皮膜の保護性を向上させると考えられる。(結論)今回試作した4種類のTi-Nb合金のなかでは、Ti-10NbがTi-5Taより安価で、高い耐食性と良好な加工性を兼ね備えた合金であるといえる。より最適なNb量の決定に際しては、10wt%Nbを中心としてNb量をパラメータとしたTi-Nb合金を試作し、各種評価を実施する必要がある。また、機器材料としたときに要求される溶接性についての検討も必要である。
森永 正彦*; 加納 茂機; 井上 聡*; 斎藤 淳一*; 舘 義昭; 湯沢 利勝*; 真鍋 勝也*
PNC TY9623 94-004, 87 Pages, 1994/03
【目的】液体Li冷却高速炉用の構造材料として、Nb基およびMo基合金を候補材料として選択し、その材料設計と特性評価を行い昨年度までに暫定的第1次選定合金を選択した。本研究では、これらの合金の硬さ、曲げ加工性ならびにLiに対する耐食性に関する実験を行い、暫定的第1次選定合金の特性評価を行うことを目的とする。【実験および評価方法】暫定的第1次選定合金と数多くの実験合金を用いて硬さ試験を行い、強度特性を評価した。また暫定的第1次選定合金の3点曲げ試験を行い、加工性を評価した。Nb基合金では暫定的第1次選定合金以外にも数種の合金を用いて同様の試験を行い、加工性に関する合金設計上の指針について検討した。暫定的第1次選定合金については、従来の液体Na腐食試験に代わり液体Li腐食試験を初めて実施し、腐食量の変化の測定、腐食表面の観察ならびに成分分析を行った。【結果および考察】(1)硬さ試験:Nb基合金の硬さは、d軌道エネルギーレベル差により精度良く予測できることを明らかにした。しかしながらMo基合金では、d軌道エネルギーレベル差による合金硬さの予測は適用できなかった。(2)3点曲げ試験:暫定的第1次選定Nb基合金は良い曲げ加工性を示した。これに対しMo基合金の曲げ加工性は著しく低く、改善の必要があることを示した。また、Nb基合金の曲げ加工性は、合金の硬さから十分予測できることを確認した。(3)液体Li腐食試験:Nb基およびMo基合金の暫定的第1次選定合金は、1200
、100時間における腐食量は少なく、粒界腐食は全くみられない良好な腐食性を示した。しかしながら、Nb基合金では腐食増量、Mo基合金では腐食減量と異なる重量変化挙動を示した。また腐食表面には粒状物が生成されていたが同定には至らなかった。【結論】最適成分合金の選定にあたり、硬さ試験、3点曲げ試験ならびに液体Li腐食試験を実施した。しかしながら明瞭な設計指針が得られず、本年度末に予定されていた第1次選定には至らなかった。
森永 正彦*; 井上 聡*; 斉藤 淳一*; 一色 泰志*; 湯沢 利勝*; 加納 茂機; 舘 義昭
PNC TY9623 93-005, 134 Pages, 1993/03
本研究では液体リチウム冷却カリウムタービン高速炉用の構造材料として有望なニオブ基およびモリブデン基合金について、その材料設計ならびに特性評価を行うことを目的としている。本年度は、数種のニオブ基およびモリブデン基候補合金を溶製し、現在、試験可能な液体ナトリウム中での耐食性試験および加工性の評価のために三点曲げ試験を行うとともに、液体リチウム中での耐食性の文献調査を行った。そして、これらの結果を基に、液体リチウム用のニオブ基およびモリブデン基合金の設計を行い、それぞれの有望候補合金を選定した。昨年度の結果を基にして、設計合金として数種のNb-W-V-Zr系合金およびMo-Re-W-Zr系合金を選定した。その試料をトリアーク炉で溶製し、組織観察、923Kでの液体ナトリウム中浸漬試験および常温、大気中での三点曲げ試験を行った。これらの試験結果を基に、両合金系の特性を評価するとともに、それらの予測法について考察を加えた。液体ナトリウム中浸漬試験の結果より、ニオブ基設計合金の重量減少量は既存のニオブ基合金よりも少なく、耐食性のための合金元素の選択は妥当であることがわかった。また、ニオブ基合金に比べて、モリブデン基候補合金の重量変化量はたいへん小さく、どれも満足のいく結果であった。三点曲げ試験の結果、難加工性材であるといわれていた純モリブデンは曲がり角度が大きく、加工性は良好であった。一方、ニオブ基及びモリブデン設計合金は、既存合金に比べて加工性が低下していた。また、合金の降伏応力はピッカース硬さと相関があることがわかった。興味深いことには、ニオブ基合金では原子間の結合力の変化を示すパラメータである結合次数差が、材料の降伏応力と曲がり角度に関係していることがわかった。これより、結合次数差を用いてニオブ基合金の曲がり角度を予測することが可能となった。液体リチウム中の耐食性に関する文献を調査・検討した結果、液体リチウム中でのニオブおよびモリブデンの腐食を抑制するために有効な添加元素を見いだした。昨年度までの設計指針と、本研究で得られた設計指針を基に、液体リチウム用のニオブ基の暫定的一次選定材を以下のように設計した。ニオブ基合金 Nb-(1,3,5at%)W-1at%Zr モリブデン基合金 Mo-(7.5,15at%)Re-0.5at%Zr
渡辺 勝利; 中島 甫; 佐平 健彰*; 丸七 香樹*; 竹入 俊樹*; 斉藤 貞一郎*; 高津 玉男*; 仲西 恒雄*; 小池上 一*; 樋口 洵*
Proc. of the 2nd JAERI Symp. on HTGR Technologies; Oct. 21
23,1992,Oarai,Japan (JAERI-M 92-215), p.560 - 574, 1993/01
ハステロイXR系合金の厚肉構造物用溶加材の開発を目指して、重回帰分析により合金設計を行った溶加材を用いてハステロイXR系合金の溶接性およびTIG溶接部の高温強度特性を検討した。即ち、溶接性に関しては、溶着金属の化学分析、曲げ試験、フィスコ割れ試験、金属組織観察および硬さ測定、高温強度特性に関しては引張試験およびクリープ試験を行った。得られた結果は高温強度特性を損うことなく、溶接部の割れ感受性を溶加材中のB量およびC量を最適化することにより低減できたことから本溶加材がHTTR厚肉構造物用として優れた適性を有していることが分った。
渡辺 勝利; 佐平 健彰*; 高津 玉男*; 仲西 恒雄*; 樋口 洵*; 中島 甫
Computer Aided Innovation of New Materials,II, p.1491 - 1494, 1993/00
ハステロイXR系合金用溶加材の開発を目指して、重回帰分析により合金設計を行った12種の溶加材を用いて、溶接性および溶接部の高温強度特性を調べた。得られた結果より(1)溶加材中のC量およびB量を最適化することにより高温強度特性を損うことなく、溶接部の割れ感受性を低減できること見い出すとともに(2)クリープ破断時間に関する重回帰分析による予測値と実験とが比較的よく一致したことから本合金設計法の妥当性を明らかにした。
渡辺 勝利; 中島 甫; 佐平 健彰*; 丸七 香樹*; 竹入 俊樹*; 斉藤 貞一郎*; 高津 玉男*; 仲西 恒雄*; 小池上 一*; 樋口 洵*
耐熱金属材料第123委員会研究報告, 33(2), p.227 - 242, 1992/00
ハステロイXR系合金の高温構造物用溶加材の開発を目指して、重回帰分析により合金設計を行った7種の溶加材を用いてハステロイXR系合金の溶接性およびTIG溶接部の高温強度特性を検討した。すなわち、溶接性に関しては溶着金属の化学分析、曲げ試験、フィスコ割れ試験、金属組織観察および硬さ測定、高温強度特性に関しては、引張試験およびクリープ試験を行った。得られた結果は、溶加材中のB量およびC量の最適化を図ることにより高温強度特性を損うことなく、溶接部の割れ感受性を低減できることが分った。また、クリープ破断時間に関して、実測値と重回帰分析により求めた予測値とが、比較的よく一致することから、提案した合金設計法の妥当性が明らかになった。
渡辺 勝利; 中島 甫; 佐平 健彰*; 丸七 香樹*; 竹入 俊樹*; 斉藤 貞一郎*; 高津 玉男*; 仲西 恒雄*; 小池上 一*; 樋口 洵*
JAERI-M 91-189, 67 Pages, 1991/11
ハステロイXR系合金の厚肉構造物用溶加材開発を目指して、重回帰分析により合金設計を行った溶加材を用いてハステロイXR系合金の溶接性およびTIG溶接部の高温強度特性を検討した。即ち、溶接性に関しては溶着金属の化学分析、曲げ試験、フィスコ割れ試験、金属組織観察および硬さ測定、高温強度特性に関しては引張試験およびクリープ試験を行った。得られた結果は高温強度特性を損うことなく溶接部の割れ感受性を低域できたことから本溶加材が厚肉構造物用として優れた適性を有していることが分った。
渡辺 勝利; 中島 甫; 佐平 健彰*; 倉内 伸好*; 竹入 俊樹*; 斉藤 貞一郎*; 高津 玉男*; 仲西 恒雄*
Journal of Nuclear Materials, 185, p.8 - 18, 1991/00
被引用回数：2 パーセンタイル：31.86(Materials Science, Multidisciplinary)本研究はハステロイXR系合金のための、溶加材を開発することを目的として、ハステロイXRの溶接性および溶接部の高温強度特性について、TIG溶接法により、重回帰分析にもとづく合金設計による溶加材を用いて検討を行ったものである。溶接性については型曲げ試験、フィスコ割れ試験および組織観察等により評価した。高温強度特性については引張試験およびクリープ試験により評価した。得られた結果は次の通りである。(1)溶接性については概ね良好な結果が得られた。(2)引張性質については特に高温延性の向上が著しかった。(3)合金設計した溶加材を用いた溶接部のクリープ破断強度はハステロイXR-II母材のそれよりも高かった。(4)重回帰分析にもとづくクリープ破断時間の推定値と実験値とが比較的よく一致し、このことにより本合金設計法の妥当性が証明された。
渡辺 勝利; 中島 甫; 佐平 健彰*; 倉内 伸好*; 竹入 俊樹*; 斉藤 貞一郎*; 高津 玉男*; 仲西 恒雄*
JAERI-M 89-206, 120 Pages, 1989/12
本報はハステロイXR系合金の溶接部について母材と同等以上のクリープ強度を得ること及び溶接割れ感受性の低域を図ることを目標とした溶加材の開発を目指して行った一連の研究の成果をまとめたものである。重回帰分析結果をもとに合金設計を行った試作材及びハステロイXR-IIの化学組成を基本にして硼素含有量を調整した共材の2系列の溶加材を溶製し、一連の特性評価試験を行った。これらの結果より高温工学試験研究炉の高温部構造材料として起用される予定のハステロイXRの溶接部に要求される諸性能を満足する可能性の極めて高い溶加材の開発に成功するとともに、ハステロイXR-II用溶加材の開発についても適確な見通しを得ることができた。
近藤 達男; 中島 甫; 磯部 晋*; 渡辺 勝利; 石田 泰一*; 岡田 健*
Proc.of Int.Conf.on Irradiation Behaviour of Metallic Materials for Fast Reactor Core Components, 6 Pages, 1979/00
高速炉の燃料被覆材用にとくにクリープ強度と相安定性を高めることをねらいとして、現用SUS316鋼と比べてNi,MoおよびWを高め、Crを低減した固溶強化型鉄基合金の合金設計手法を開発した。この合金設計法により試作した合金の引張試験、クリープ試験等を実施した結果、試作合金群は現用316鋼と比較して優れた性能を有しているばかりでなく、合金設計法による予想特性よりもさらにすぐれていることがわかった。試作合金のクリープ強度の予測特性と実験結果とのずれは主として合金の相安定性を高めたことにより起因しているものと考えられるので、「相安定性」のクリープ強度への寄与分を実験式として求め補正することによりさらに精度良く合金のクリープ強度を予測出来る見通しを得るとともに本合金設計法の妥当性が示唆された。
