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正木 信男*; 加藤 亨二*; 山本 智彦; 宮川 高行*; 藤田 聡*; 岡村 茂樹*
日本建築学会技術報告集, 28(68), p.81 - 84, 2022/02
高速炉等の新型炉では機器の耐震性を確保するため、厚肉積層ゴムの採用が検討されているが、厚肉積層ゴムのもつ柔らかな上下剛性は、経年によるゴム物性の変化とクリープに大きく影響されると考える。われわれはゴム物性の変化を考慮できるクリープ評価方法を検討しているが、参照すべき実大かつ実環境下の長期クリープ特性がない。本報告では、厚肉積層ゴムの新たなクリープ評価方法を検討するための第1段階として、この形式の初めての建物である1966年に竣工した厚肉積層ゴム支持の英国防振建物の測定データを集約し厚肉積層ゴムの約47年間のクリープ特性推定の試みについて述べる。
Kim, Y. S.*; Chae, H.*; Woo, W.*; Kim, D.-K.*; Lee, D.-H.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Lee, S. Y.*
Materials Science & Engineering A, 828, p.142059_1 - 142059_10, 2021/11
被引用回数：16 パーセンタイル：79.15(Nanoscience & Nanotechnology)CoCrNi medium entropy alloy (MEA) and stainless steel 316L (SS316L) were manufactured by direct energy deposition of additive manufacturing (DED-AM). Exceptional mechanical properties of DED CoCrNi at 210K were achieved by the activities of a multiple deformation scheme that changed from dislocation slip to twinning-induced plasticity followed by transformation-induced plasticity. While SS316L at room temperature has micro-twins, CoCrNi at 210K exhibited nano-twins, resulting from lower stacking fault energy. Moreover, transformed hexagonal close-packed (HCP) phases were found near the face-centered cubic (FCC) {111} grain boundaries, where remarkable stacking faults and severe lattice distortion were measured.
VAl/Fe layered films showing exchange bias窪田 崇秀*; 嶋田 雄介*; 土屋 朋生*; 吉川 智己*; 伊藤 啓太*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; 今野 豊彦*; 木村 昭夫*; 高梨 弘毅*
Nanomaterials (Internet), 11(7), p.1723_1 - 1723_11, 2021/07
被引用回数：2 パーセンタイル：17.05(Chemistry, Multidisciplinary)Heusler alloys exhibit various magnetic properties. In this study, a layered sample consisting of a Heusler alloy, MnVAl and a ferromagnet, Fe, is selected as a material system exhibiting exchange bias. Although the fully ordered MnVAl is known as a ferrimagnet, the MnVAl/Fe layered structure exhibits exchange bias. The high-angle annular dark field STEM images demonstrated the formation of MnVAl clusters with the L2
phase distributed only around the interface to the Fe layer in the sample. Furthermore, the antiferromagnetic coupling between the Mn- and Fe-moments were observed in element specific hysteresis loops measured using XMCD. The locally ordered L2 phase and antiferromagnetic Mn-moments in the MnVAl layer are important for the exchange bias.
Zhang, X. X.*; Knoop, D.*; Andr
, H.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Lutz, A.*; Lahres, M.*
International Journal of Plasticity, 140, p.102972_1 - 102972_20, 2021/05
被引用回数：28 パーセンタイル：94.42(Engineering, Mechanical)To better understand and predict the mechanical properties of additive manufacturing (AM) Al-Si-Mg alloys, developing a physically-based constitutive model is crucial. Among different models, the dislocation-density-based Kocks-Mecking (K-M) constitutive model has been widely used. In-situ neutron diffraction, a powerful method to measure the phase stress and dislocation density in bulk polycrystalline materials under loading, is employed to investigate the AM AlSi3.5Mg1.5 and AlSi3.5Mg2.5 (wt.%) alloys. Based on the present measured and previous experimental data, a multiscale constitutive model is developed for different AM Al-Si-Mg alloys.
Zhang, X. X.*; Andr, H.*; Harjo, S.; Gong, W.*; 川崎 卓郎; Lutz, A.*; Lahres, M.*
Materials & Design, 198, p.109339_1 - 109339_9, 2021/01
被引用回数：43 パーセンタイル：94.78(Materials Science, Multidisciplinary)Here, in-situ neutron diffraction is employed to explore the residual strains, stresses, and dislocation density in the LPBF AlSi10Mg during loading-unloading-reloading deformation. It is found that the maximum residual stresses of the Al and Si phases in the loading direction reach up to about -115 (compressive) and 832 (tensile) MPa, respectively. A notable dislocation annihilation phenomenon is observed in the Al matrix: the dislocation density decreases significantly during unloading stages, and the amplitude of this reduction increases after experiencing a larger plastic deformation. At the macroscale, this dislocation annihilation phenomenon is associated with the reverse strain after unloading. At the microscale, the annihilation phenomenon is driven by the compressive residual stress in the Al matrix. Meanwhile, the annihilation of screw dislocations during unloading stages contributes to the reduction in total dislocation density.
Woo, W.*; Naeem, M.*; Jeong, J.-S.*; Lee, C.-M.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; He, H.*; Wang, X.-L.*
Materials Science & Engineering A, 781, p.139224_1 - 139224_7, 2020/04
被引用回数：39 パーセンタイル：93.25(Nanoscience & Nanotechnology)To elucidate deformation behavior behind the exceptional mechanical properties of CrCoNi based medium entropy alloys, the deformation related microstructural parameters were determined by using in situ neutron diffraction and peaks profile analysis methods. Superior tensile strength and elongation of the CrCoNi alloy is relevant to higher twin fault probability (
, up to 3.8%) and dislocation density (
, up to 9.7 
10
m
) compared to those (1.3% and 3.4 10 m, respectively) of the CrCoNiFe at 293K. Meanwhile, at 140K, the of the CrCoNiFe significantly increased up to 4.4% with the stable of 
5.0 10 m and its mechanical properties overwhelm those of the CrCoNi at 273K. Such twinning dominant deformation mechanism at low temperature is also assured by lower stacking fault energy (SFE) of the CrCoNiFe at 140K compared to those of the CrCoNi and CrCoNiFe alloys at 293K.
without stacking disorder by evacuating hydrogen from hydrogen hydrate小松 一生*; 町田 真一*; 則武 史哉*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 山根 崚*; 山下 恵史朗*; 鍵 裕之*
Nature Communications (Internet), 11, p.464_1 - 464_5, 2020/02
被引用回数：45 パーセンタイル：86.98(Multidisciplinary Sciences)水は、0
Cで六方晶積層をもった通常の氷I
に凍結する。一方、ある条件では、立方晶積層を持った氷Iになるが、積層欠陥のない氷Icはごく最近まで作れなかった。今回、我々は、氷Iと同じフレームワークを持った水素ハイドレートの高圧相Cから水素を脱ガスすることによって積層欠陥のない氷Iを作る方法を発見した。これまで同様の方法で作られたネオンハイドレートからの氷XVIや水素ハイドレートからの氷VXIIの生成と異なり、今回の氷Iは、Cハイドレートから中間非晶質相やナノ結晶相をへて形成された。得られた氷Iは、積層欠陥がないために、これまで得られているものに比べ高い熱安定性を示し、氷Iに相転移する250Kまで安定に存在する。積層欠陥のない氷Iの発見は、Iのカウンターパートとして、氷の物性に与える積層欠陥の影響を調べるうえで役立つことが期待される。
Woo, W.*; Jeong, J.-S.*; Kim, D.-K.*; Lee, C. M.*; Choi, S.-H.*; Suh, J.-Y.*; Lee, S. Y.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎
Scientific Reports (Internet), 10(1), p.1350_1 - 1350_15, 2020/01
被引用回数：64 パーセンタイル：94.51(Multidisciplinary Sciences)Stacking fault energies (SFE) were determined in additively manufactured (AM) stainless steel (SS 316 L) and equiatomic CrCoNi medium-entropy alloys. In situ neutron diffraction was performed to obtain a number of faulting-embedded diffraction peaks simultaneously from a set of (hkl) grains during deformation. The peak profiles diffracted from imperfect crystal structures were analyzed to correlate stacking fault probabilities and mean-square lattice strains to the SFE. The result shows that averaged SFEs are 32.8 mJ/m
for the AM SS 316 L and 15.1 mJ/m for the AM CrCoNi alloys. Meanwhile, during deformation, the SFE varies from 46 to 21 mJ/m (AM SS 316 L) and 24 to 11 mJ/m (AM CrCoNi) from initial to stabilized stages, respectively. The transient SFEs are attributed to the deformation activity changes from dislocation slip to twinning as straining.
investigation of the microstructure evolution in Long-Period-Stacking-Ordered (LPSO) magnesium alloys as a function of the temperatureM
this, K.*; Drozdenko, D.*; N
meth, G.*; Harjo, S.; Gong, W.*; 相澤 一也; 山崎 倫昭*; 河村 能人*
Frontiers in Materials (Internet), 6, p.270_1 - 270_9, 2019/11
被引用回数：7 パーセンタイル：30.71(Materials Science, Multidisciplinary)Deformation behavior of two Mg-Zn-Y magnesium alloys, having a different fraction of the long-period-stacking-ordered (LPSO) phase, has been investigated at room temperature and 200C by a combination of 
neutron diffraction (ND) and acoustic emission (AE) measurements. The results indicate that the twinning in the magnesium matrix and the kinking in the LPSO phase strongly depend on the composition of the material and the testing temperature. Further, active deformation mechanisms and particularly the load transfer from the magnesium matrix to the LPSO phase define the mechanical properties of the investigated alloys.
Chae, H.*; Huang, E.-W.*; Jain, J.*; Wang, H.*; Woo, W.*; Chen, S.-W.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Lee, S. Y.*
Materials Science & Engineering A, 762, p.138065_1 - 138065_10, 2019/08
被引用回数：41 パーセンタイル：92.06(Nanoscience & Nanotechnology)Plastic anisotropy and deformation-induced phase transformation of additively manufactured (AM) stainless steels were investigated via in-situ neutron diffraction, electron backscatter diffraction, metallography, and fractography. Two types of tensile specimens were manufactured: (1) One sample was vertically fabricated with its tensile axis parallel to the z-direction (AM-V), (2) The other sample was horizontally fabricated with its tensile axis perpendicular to the z-direction (AM-H). A commercial 15-5PH stainless steel (CA) was used for comparison. AM steel revealed enhanced yield strength, tensile strength, and uniform elongation over CA, which was mainly due to grain refinement and transformation induced plasticity (TRIP). Different onsets of strain nonlinearity between AM-V and AM-H were closely related to martensitic phase transformation.
秋田 貢一; 中谷 隼人*; 荻原 慎二*; 菖蒲 敬久; 城 鮎美*; 井川 直樹; 下条 豊
SPring-8/SACLA利用研究成果集(インターネット), 6(1), p.105 - 108, 2018/01
炭素繊維強化プラスチックとチタン箔を交互に積層したCFRP/Ti積層板に機械的曲げ負荷を与え、それに伴う各Ti層のひずみ挙動を放射光X線回折により測定した。実験結果から、CFRP/Ti積層板内の各Ti層の弾性ひずみ挙動が、放射光X線回折によって非破壊的に測定できることが示された。
大矢 恭久*; 廣畑 優子*; 田辺 哲朗*; 柴原 孝宏*; 木村 宏美*; 小柳津 誠*; 新井 貴; 正木 圭; 後藤 純孝*; 奥野 健二*; et al.
Fusion Engineering and Design, 75-79, p.945 - 949, 2005/11
被引用回数：9 パーセンタイル：53.1(Nuclear Science & Technology)JT-60Uの内側ダイバータ中の水素と重水素の分布及び滞留量を二次イオン質量分析法(SIMS)及び昇温脱離法(TDS)、また再堆積層の有無及び厚みを走査電子顕微鏡(SEM)を用いて評価した。その結果、ほとんどの水素及び重水素は再堆積層(HH再堆積層またはDD再堆積層)に滞留していた。重水素放電時に高い熱出力があったため、DD再堆積層中の重水素はHH再堆積層中の水素よりもかなり少なかった。再堆積層が存在しない排気ポート近くでは表面近傍に重水素がおもに存在し、これが主要な水素のプロファイルとなっていた。これらの結果から推定されるトリチウムの滞留挙動は放電履歴及び温度に強く影響されることが明らかとなった。グラファイトタイルや再堆積層中のトリチウム滞留量は、核融合炉運転中の温度を上げることによって大幅に低減することが可能であると言える。
廣畑 優子*; 柴原 孝宏*; 田辺 哲朗*; 大矢 恭久*; 新井 貴; 後藤 純孝*; 正木 圭; 柳生 純一; 小柳津 誠*; 奥野 健二*; et al.
Fusion Science and Technology, 48(1), p.557 - 560, 2005/07
被引用回数：3 パーセンタイル：24.17(Nuclear Science & Technology)JT-60Uで重水素と水素放電に曝されたダイバータタイル中の水素同位体保持特性を昇温脱離法と二次イオン質量分析法で測定した。JT-60Uのタイルから放出する主な気体はH2, HD, D2とCH4であった。内側ダイバータタイルの水素同位体保持量は、再堆積層の厚さに比例して増加した。この直線の勾配より求めた再堆積層中の水素濃度は約0.02で、JT-60で水素放電に曝されたタイルの値に類似し、他のプラズマ実機装置に比べて極めて低かった。この理由として、JT-60Uの運転温度が300Cであったこと、再堆積層がポーラスで基板との熱接触が劣化し、放電中にタイル表面の温度が上昇したものと考えられる。損耗を受けていた外側ダイバータタイルは、内側ダイバータタイルに比べてH保持量が少なく、バッフル板でも同様な傾向が見られた。ドームトップタイルは外側バッフル板とほぼ同程度の保持量であった。タイル中に保持されたDとHの比(D/H)はほぼ0.4であり、放電回数が少なかったHの方がむしろ多く保持されており、表面近傍に保持されていたDが水素放電中に交換されていたことを示唆している。同じことは水素同位体の深さ分析の結果でも示されている。再堆積層直下にも重水素が保持されていた。
廣畑 優子*; 柴原 孝宏*; 田辺 哲朗*; 新井 貴; 後藤 純孝*; 大矢 恭久*; 吉田 肇*; 森本 泰臣*; 柳生 純一; 正木 圭; et al.
Journal of Nuclear Materials, 337-339, p.609 - 613, 2005/03
被引用回数：13 パーセンタイル：65.32(Materials Science, Multidisciplinary)JT-60の水素放電期間に使用された下部ダイバータタイル中の水素保持特性を昇温脱離法(TDS),二次イオン質量分析法(SIMS)と弾性反跳検出法(ERDA)で測定した。その結果は以下のようである。(1)JT-60のダイバータタイル上には最大で70ミクロンの再堆積層が堆積していた。(2)単面積あたりの水素保持量は再堆積層の厚さに比例して増加した。(3)再堆積層中の水素濃度が膜中で均一であり、再堆積層の密度がバルクの等方性黒鉛と同じであると仮定して、この比例定数から再堆積層中の水素濃度を求めた。(4)再堆積層中の水素濃度は約0.015であり、この値は他のプラズマ実機装置の再堆積層中の水素濃度に比べて低かった。(5)再堆積層を除去した試料中の水素濃度は直線の外挿点よりも低いことから、再堆積層直下にも水素が保持されていることを示唆している。(6)このような低い水素濃度になった理由としてJT-60は運転温度が300Cであったことと、再堆積層がポーラスで基板との熱接触が劣化し、放電中にタイル表面の温度が上昇したものと考えられる。(7)タイル温度を300C以上に保つことができれば、トリチウムインベントリーを少なくできる。
笹島 唯之; 柳生 純一; 三代 康彦; 宮 直之; 榊原 悟*
KEK Proceedings 2003-16 (CD-ROM), 4 Pages, 2004/02
臨界プラズマ試験装置(JT-60U)の電磁気検出器は高価であり、今後、実験運転により破損した場合の交換や次期装置への適用を考慮すると低コスト化が要求される。一方、核融合科学研究所(NIFS)ヘリカル型核融合装置(LHD)で使用されている電磁気検出器(積層型プローブ)は、コンパクトで低コストでの製作が可能であり、プラズマディスラプション時の耐震性の問題を除けばそのままJT-60U環境下で使用が期待できる。そこで、JT-60UとNIFSの共同研究の一環として専用ケースを製作し耐震性を向上させた電磁気検出器の製作に着手しJT-60Uへの適用性を検討した結果、JT-60Uでも十分使用できることを確認し、今後製作する電磁気検出器のコスト低減化に見通しをつけた。
洲 亘; 川久保 幸雄*; Luo, G.; 西 正孝
Journal of Nuclear Science and Technology, 40(12), p.1019 - 1026, 2003/12
被引用回数：4 パーセンタイル：31.59(Nuclear Science & Technology)核融合炉プラズマ対向機器からのトリチウム回収は安全性確保及び稼働率向上の観点から重要な課題である。本研究では、プラズマ対向壁上に形成されて大量のトリチウムが含まれることが知られているカーボン共堆積層の除去へのエキシマレーザーの適用性について、エキシマレーザー(KrF及びArFレーザー)照射によるトカマク型大型核融合試験装置(JT-60及びTFTR)の共堆積層の除去率のレーザーフルエンス依存性を調べ、またレーザー照射中の放出ガスを調べるとともに共堆積層の除去機構を考察した。この中で、KrFレーザーの11J/cm
のレーザーフルエンスでの照射の場合には、JT-60共堆積層の除去率は5.0
m/pulseに達すること、放出される水素同位体の化学形が主に水素分子の形であって、容易に回収できることを見出した。また、0.8J/cmでのKrFレーザー照射の場合は表面に局部溶融によるコーンが生成され、約2.3J/cmのアブレーション閾値を超えると激しい溶融が起こることをSEMによって確認した。
米田 安宏; 水木 純一郎; 片山 良子*; 八木 健一郎*; 寺内 暉*; 濱崎 真一*; 高重 正明*
Applied Physics Letters, 83(2), p.275 - 277, 2003/07
被引用回数：18 パーセンタイル：57.3(Physics, Applied)チタン酸ビスマス(Bi
Ti
O
)を急冷してアモルファス化すると、再結晶過程で、BiTiOとは異なる中間構造が出現する。この中間構造は二成分からなっており、一つはパイロクロア型のBi
TiO
で、もう一つはパイロクロア相の出現によって過剰となったビスマスの積層欠陥によって生じている、本来は安定な構造をとらないBiWO
-likeな構造であることがわかった。
洲 亘; 川久保 幸雄*; 西 正孝
Applied Physics A, 76(3), p.421 - 425, 2003/03
被引用回数：16 パーセンタイル：53.93(Materials Science, Multidisciplinary)炭素系プラズマ対向タイルを用いた核融合装置では、水素同位体を含むカーボン共堆積層がタイル上に形成されることが知られている。トリチウムと重水素を燃料とする核融合炉では炉内トリチウムインベントリーの低減が安全上重要であるが、共堆積層中に多量のトリチウムが捕捉されうることが指摘されている。共堆積層からのトリチウム回収技術開発の一環として波長193nmのArFレーザー照射研究開発を行い、0.1J/cmのエネルギー密度のレーザーで共堆積層を照射した場合には、トリチウムの放出速度は照射の初期でピークに達し、表面のトリチウムが速やかに除去されることを実証した。また、トリチウムは元素状分子で放出されることを見出したが、これはその後のトリチウム処理が容易にできることを示唆するものである。次に高いエネルギー密度のレーザービームで共堆積層を照射し、アブレーションによる共堆積層自体の除去実験を行った。共堆積層の除去率はアブレーションの閾値(1.0J/cm)より低いエネルギー密度では非常に小さいが、閾値を超えるとエネルギー密度と共に増大し、7.6J/cmでは1.1m/pulse に達した。さらに、照射中の表面温度を測定し、0.5J/cm のエネルギー密度の場合、照射の初期には3570Kに達するが、照射の進行とともに低下し、1000パルス目には2550K程度にまで下がることを見出した。
洲 亘; 川久保 幸雄*; 正木 圭; 西 正孝
Journal of Nuclear Materials, 313-316(1-3), p.584 - 587, 2003/03
被引用回数：22 パーセンタイル：79.65(Materials Science, Multidisciplinary)JT-60の水素プラズマ実験で生成した共堆積層を用いてレーザーアブレーションによる共堆積層除去の効果を調査した。7.6J/cmのレーザーフルエンスの場合、共堆積層の除去レートは1.1m/パルスに達する結果を得た。共堆積層の除去レートとレーザーフルエンスの関係から、共堆積層のレーザーアブレーション閾値及び波長193nmの紫外線レーザー吸収係数として、それぞれ1.0J/cmと1.9m
という値を得た。また、照射中に共堆積層から放出した水素(トリチウム)はほとんど元素状ガスの形であることを測定し、2次汚染の可能性の高いトリチウム水がほとんど生成されないことを確認した。さらに、レーザー照射中の材料表面の温度上昇を、プランクの放射法則に基づいて高速赤外素子InGaAsにより測定した。
三代 康彦; 後藤 純孝*; 柳生 純一; 正木 圭; 宮 直之
平成15年度機器・分析技術研究会報告, p.117 - 120, 2003/00
核融合研究において、プラズマと真空容器内プラズマ対向材料との相互作用の解明は、最適なプラズマ閉じ込めのための重要な課題の一つである。真空容器内面は、プラズマとの接触による損傷を避けるため、高融点材料を用いたアーマータイルで保護される。国際熱核融合実験炉(ITER)においてもダイバータに炭素材料(CFC)を使用することが計画されており、ダイバータの損耗・再堆積によるプラズマへの影響が懸念されている。臨界プラズマ試験装置JT-60ではプラズマ対向材料として炭素材料が用いられており、本装置のタイル(W型ダイバータ時期)を用いて、損耗・再堆積の評価,水素蓄積による水素リサイクリング特性,トリチウムインベントリー量の評価を精力的に進めている。こうしたプラズマ対向機器表面観察において、走査型電子顕微鏡(SEM)の使用は重要な役割りを果たす。そこで今回、炭素材料をSEM観察する場合の最適な測定条件を検討し、その条件下で得られたJT-60タイル破断面の損耗・再堆積に関する微細構造観察結果を報告する。
