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論文

Development of Be/DSCu HIP bonding and thermo-mechanical evaluation

秦野 歳久; 黒田 敏公*; Barabash, V.*; 榎枝 幹男

Journal of Nuclear Materials, 307-311(2), p.1537 - 1541, 2002/12

 被引用回数:4 パーセンタイル:68.61(Materials Science, Multidisciplinary)

ITER第一壁においてベリリウムとアルミナ分散強化銅の冶金的に接合した構造体が必要である。そこで熱伝導がよく、高い接合強度が得られる高温等方加圧接合法を適用することにした。しかし、直接接合すると熱膨張率の差及び接合面での脆い金属間化合物の生成により十分な性能を有する接合体が得られない問題があった。これらの問題を解決するために、応力緩和及び反応抑止を目的として第3金属を中間層として挿入する方法を考案した。中間層材質,中間層成膜方法,HIP条件等をパラメータに機械試験と金相観察により評価することによって、これらを最適化し良好な性能を発揮する二種類の接合方法を選定した。選定した条件は中間層にアルミ/チタン/銅、接合温度555$$^{circ}C$$と中間層に蒸着した銅、接合温度620$$^{circ}C$$である。さらにそれら接合体の熱負荷試験により性能を比較し、熱機械特性について考察した。

報告書

ITER用炉内機器の製作技術開発と成果

黒田 敏公*; 佐藤 和義; 秋場 真人; 江里 幸一郎; 榎枝 幹男; 大崎 敏雄*; 古作 泰雄; 佐藤 聡; 佐藤 真一*; 鈴木 哲*; et al.

JAERI-Tech 2002-044, 25 Pages, 2002/03

JAERI-Tech-2002-044.pdf:2.68MB

ITERの主要炉内機器である遮蔽ブランケットとダイバータに対し、それらが厳しい負荷に耐えつつ要求された機能を満たすために必要となる製作技術の開発を行った。前者ではHIP法を適用した異材接合技術及びウォータージェットと放電加工を用いてスリット加工技術を開発した。後者では、狭隘な設置スペースにも対応できる同軸二重冷却管の製作技術,また、冷却管として用いる銅合金の強度維持用熱処理をも考慮した。C/Cコンポジットと銅合金の1ステップろう付け技術等を開発した。いずれも、高熱負荷試験による性能確認を行うとともに、実規模大のモックアップを試作して製作性を確認し、実機製作への見通しを得た。

論文

Effect of neutron irradiation on mechanical properties of Cu-alloy/SUS316 joints

土谷 邦彦; 中道 勝; 河村 弘

Effects of Radiation on Materials (ASTM STP 1366), p.988 - 999, 2000/00

核融合炉ブランケット構造において、異材接合が必要であり、各種材料とステンレス鋼との接合技術開発が行われている。接合方法のうち、摩擦圧接法が配管接合部における異種材接合に有望な方法の一つである。本研究において、耐スエリング性、高強度を有するアルミナ分散強化銅(Al-15)に着目し、Al-15/SUS316接合材を摩擦圧接法により製作し、中性子照射における接合材の機械的特性の影響を調べた。中性子照射は、JMTRにて中性子照射量:6.5~10$$times$$10$$^{20}$$n/cm$$^{2}$$、照射温度:290~500$$^{circ}$$Cの条件で行った。引張試験の結果、Al-15/SUS316接合材はAl-15母材部で破断したが、引張強度は、Al-15母材と比較して約15%低下していた。また、銅合金母材の引張試験結果は、ほかの機関で得られた結果と比較し、照射効果を明らかにするとともに、接合材の照射特性について考察した。

報告書

OSF-1炉内管のHe-3ガススクリーン付仕切管の製作

菅野 勝; 小山 昇; 石井 忠彦; 中崎 長三郎; 荒瀬 功

JAERI-Tech 97-042, 53 Pages, 1997/09

JAERI-Tech-97-042.pdf:2.17MB

JMTRに設置してあるOSF-1炉内管内に装着してある仕切管のHe-3ガススクリーンが、使用寿命に到達のため平成8年9月に更新した。本報告書は、約5年間にわたって行った更新用仕切管に関する各種の検討、設計、製作及び現地更新工事についてまとめたものである。

論文

Effect of neutron irradiation on mechanical properties of Nb-1%Zr/SS304 joints fabricated by friction welding

土谷 邦彦; 河村 弘; 新保 利定

Fusion Technology, 2, p.1399 - 1402, 1996/00

核融合炉のブランケット構造において、異材接合が必要であり、種々の材料とステンレス鋼の接合技術開発が行われている。接合方法のうち、摩擦圧接法が異材接合において一般的な方法である。本報告書は、耐熱性かつ低放射化材料のNb-1%Zr合金に着目し、Nb-1%Zr/SS304接合材を摩擦圧接法により製作し、中性子照射下における接合材の機械的特性の影響について調べた。引張試験の結果、中性子照射後の接合材においても、Nb-1%Zr側で破断し、母材とほぼ同等の強度が得られた。その他、硬さ試験、SEM/XMA観察、全相試験等を行い、本接合材が異材継手として中性子環境下でも使用できることが明らかとなった。

論文

Characterization of Nb-1%Zr/SS304 joints fabricated by friction welding

土谷 邦彦; 河村 弘; 菊地 泰二

Interface Science and Materials Interconnection, p.455 - 458, 1996/00

摩擦圧接法は、異種材接合において最も一般的な接合方法である。JMTRにおいて、照射キャプセルの圧力バンダリのような構造物として、摩擦圧接法により製作した種々の材料とステンレス鋼との接合技術開発が行われている。ニオブは、低放射化材として有望視されている。本研究では、Nb1%Zr/SS304接合材を摩擦圧接法により製作し、その接合材の特性評価を行った。評価項目としては、引張強度、ねじり疲労、バースト、硬さ、金相観察及びXMA分析を行った。Nb1%Zr/SS304接合材の引張強度及び疲労強度は、Nb1%Zr合金母材の強度と同等な強度が得られた。また、破断部もNb1%Zr合金母材部であった。金相及びXMA分析から、反応層は小さく、各元素は接合部界面で変化した。以上の結果、摩擦圧接法により製作したNb1%Zr/SS304接合材は、十分使用できることが明らかとなった。

論文

Mechanical properties of Cu-Cr-Zr alloy and SS316 joints fabricated by friction welding method

土谷 邦彦; 河村 弘

Journal of Nuclear Materials, 233-237(PT.B), p.913 - 917, 1996/00

 被引用回数:28 パーセンタイル:9.55(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合炉ダイバータ部等において、高伝熱性及び高強度を有するCu合金、特にCu-Cr-Zr合金の利用が注目されている。一方、Cu-Cr-Zr合金を配管として用いる場合、ステンレス鋼配管との異材接合が必要となるため、摩擦圧接法による接合技術開発を行った。Cu合金とステンレス鋼との適切な摩擦圧接条件を決定し、この条件で試作した圧接材を用いて、引張試験、硬さ試験、金相観察及びEPMA分析を行った。引張試験の結果、Cu-Cr-Zr合金/SS316圧接材は、Cu合金母材部で破断し、引張強度も母材と同等な強度が得られたことから、接合の健全性が確認できた。

報告書

Joining technology development of advanced materials/SS304 by friction welding

土谷 邦彦; 河村 弘; 小山田 六郎

JAERI-Tech 95-017, 72 Pages, 1995/03

JAERI-Tech-95-017.pdf:4.39MB

摩擦圧接法は、異材接合において最も一般的な接合方法である。JMTRでは、照射キャプセルの圧力バンダリのような構造材として摩擦圧接法による種々の材料とステンレス鋼の接合材の研究が行われている。本報告は、耐熱性かつ低放射化材料のNb1%Zr合金に着目し、Nb1%Zr/SS304接合材の技術開発及び未照射時と中性子照射後における接合材の機械的特性評価について述べたものである。未照射時における接合材の引張強度及び疲労強度は、母材(Nb1%Zr合金)の強度とほぼ同等な強度が得られた。中性子照射後における引張試験の結果、Nb1%Zr合金の母材部分で破断した。これらの特性試験により、母材継手として中性子環境下でも使用できることが明らかとなった。

論文

Mechanical properties of Al$$_{2}$$O$$_{3}$$-dispersed copper and SS316 joints fabricated by friction welding method

土谷 邦彦; 河村 弘; 斎藤 実

Fusion Technology 1994, Vol.1, 0, p.447 - 450, 1995/00

高強度及び伝導度を有する銅合金の使用が、核融合装置のダイバータ及び第1壁において考えられている。銅合金の中で、アルミナ分散強化銅が有望視されており、最近、アルミナ分散強化銅とステンレス鋼の接合技術の開発が行われている。本研究において、摩擦圧接法によるアルミナ分散強化銅とSS316の継手を試作し、それらの試作した継手と無酸素銅とSS316の継手の機械的特性評価を行った。評価項目として、これらの継手の引張強度、金相観察及びEPMA分析を実施した。その結果、継手の機械的強度は、ほぼ接合母材(銅合金)に匹敵する値が得られ、異材継手としての使用に耐えうる特性が得られた。

報告書

摩擦圧接法によるニオブ合金/ステンレス鋼異材継手の開発,1

菊地 泰二; 河村 弘

JAERI-M 88-150, 30 Pages, 1988/08

JAERI-M-88-150.pdf:1.85MB

ニオブ合金とステンレス鋼を継なぐ場合、従来はニクロブレージング法により行っていた。しかしながら、ブレージング部の強度は、母材の強度に比べて劣る。そこで摩擦圧接法を利用してニオブ合金(Nb-1%Zr)とステンレス鋼(SUS304)との異種金属継手材の試作開発を行った。摩擦圧接箇所の各種強度試験(常温、300$$^{circ}$$C、500$$^{circ}$$Cおよび700$$^{circ}$$Cの引張試験、ねじり疲労試験、バースト試験)、金相観察およびXMA観察を実施した。その結果、この摩擦圧接継手材の機械的強度は、ブレージング部の強度よりも強く、ほぼ母材に匹敵する値が得られ、継手材としての使用に耐えられる特性を有していることが明らかになった。

報告書

摩擦圧接法による水力ラビット用キャプセルの開発

大岡 紀一; 伊丹 宏治

JAERI-M 6758, 26 Pages, 1976/10

JAERI-M-6758.pdf:1.56MB

JMTRで照射される水力ラビットキャプセルは、従来溶接によって製作されていた。そのため溶接欠陥を生じたり、照射用試料に熱影響を与えると言う問題があり、さらに製作コストも高価であった。これらの問題を解決するため、摩擦圧接による製作技術を採用し製作に関する各種試験を行なった。その結果、アルミニウムキャプセルの製作には摩擦圧接法が最も適している事が確かめられた。

論文

RI製造用冷間圧接型試料容器

山林 尚道; 四方 英治; 正木 典夫; 岡根 章五

日本原子力学会誌, 16(5), p.276 - 281, 1974/05

原子炉内照射中、放射性気体を発生したり、蒸気圧が高くなる物質を安全に照射するために、冷却圧接法(cold weld)による原子炉照射用気密・耐圧アルミニウム製試料容器を数種製作した。これらの容器について、容器材質やダイスの構造を検討するとともに、冷間圧接後の気密性と耐圧強度を、室温・高温下・落下衝撃後・原子炉照射後などの条件下で試験した。その結果、気密性は高温下以外いずれの条件下でも十分信頼性が高く、製作した容器の95%以上はヘリウム漏洩試験法で検出限界(1$$times$$10$$^{-}$$$$^{8}$$atm・cc/sec)以下であった。耐内圧強度実験値はラップ圧接型容器では、容器蓋板の強度を求める計算式と、引抜圧接型容器では円筒の破壊圧力を求める計算式と、室温から300$$^{circ}$$C以上にわたって良く一致した。

論文

冷間圧接アルミニウムカプセルの製作および安全性の検討

大岡 紀一; 伊丹 宏治; 野村 末雄

軽金属溶接技術会誌, (116), p.337 - 345, 1972/00

RIを製造するためターゲットであるCo,Ir,SなどはAl製カプセルに入れて照射される。カプセルは安全性を確保するためターゲットの種類により化学的、物理的危険度に応じてAl材で二種ないし三重構造に被覆される。カプセルは圧接法により製作されるので原子炉内で安全かつ円滑に照射されるためにはカプセルについて特に圧接部の健全性が重要になる。従って圧接の最適条件を得るとともに安全性を確保するため各試験検査の適用性と必要性の検討を行なった。その結果(I)圧接状態を検査する1つの方法としてX線透過検査の必要性が認められた。(II)落下衝撃に対しても割れ変形など認められず漏洩検査でも異常なかった。(III)圧接面の耐内圧破壊強度は原材料の加工組成および加工度に依存することが判り2S-Al材で変形度を65%程度に納める様圧接すると耐内破壊強度60~90ks/cm$$^{2}$$のものが得られ、カプセル最適製作法に対する1つの目安が得られた。

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