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相馬 康孝; 小松 篤史; 加治 芳行; 山本 正弘*; 五十嵐 誉廣
Corrosion Science, 251, p.112897_1 - 112897_15, 2025/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)高温水中(288
C)におけるステンレス鋼のすき間内部への酸素侵入に関する実験およびモデリング研究を実施した。すき間内への酸素侵入の限界距離
は、酸素濃度、すき間幅、浸漬時間に関わらず、すき間開口部からの距離dがそれ以上の数値になる場合、主要表面酸化物組成が(ヘマタイト
マグネタイトに)変化する位置として定義することができた。その場測定により、付近での電気伝導度の増加が確認され、これは酸素濃度差電池によるイオン濃縮を示した。は、すき間幅、酸素濃度、浸漬時間の増加に伴って拡大した。モデル計算の結果、酸化膜の成長によってステンレス鋼金属のアノード溶解が抑制され、対応する酸素のカソード還元消費速度が低下することで、時間とともに酸素の侵入が進行することが示唆された。
Lin, Z. M.*; Liu, B. X.*; Ming, K. S.*; 徐 平光; Yin, F. X.*; Zheng, S. J.*
Scripta Materialia, 263, p.116692_1 - 116692_7, 2025/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nanoscience & Nanotechnology)Complementary layer thickness effects on strength and plasticity in Q235 and SUS304 steels provide a novel strategy to realize high strength and high plasticity of heterogeneous Q235/SUS304 multilayered steel. In this work, the tensile deformation behaviors and fracture characteristics of vacuum hot-rolled Q235/SUS304 multilayered steel with various layer thicknesses ranging from 223 
m to 5 m were deeply investigated. The tensile strength improved with the reduction of layer thickness, and the uniform elongation were first increasing and then decreasing with the decrease of layer thickness, and the peak value appeared at the layer thickness of 20 m. Interestingly, the fracture elongation forms a high plateau value within the 10
20 m range. Further analysis reveals that the severe strain localization in the brittle SUS304 thin layers is delayed by the ductile Q235 layers, which is mainly attributed to the different texture evolution and dislocation configuration characteristics during tensile deformation.
矢野 康英; 宮澤 健; 丹野 敬嗣; 赤坂 尚昭; 吉武 庸光; 皆藤 威二; 大塚 智史
Journal of Nuclear Science and Technology, 8 Pages, 2025/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)照射された改良SUS316鋼(PNC316)被覆管の引張特性に及ぼすひずみ速度の影響を評価した。PNC316被覆管は高速実験炉「常陽」のCRT402制御棒集合として400Cで25dpaまで照射された。照射後稟議引張試験は、350Cの試験温度で、3.3
10
, 3.310
and 3.310
s
の歪速度で実施した。ひずみ速度が最も遅い3.310 sにおいてわずかな全伸びの低下がみられたが、明確なひずみ速度依存性は確認されなかった。加えて、被覆管の内面側の破断部近傍において粒界剥離が全てのひずみ速度で確認されたが、ひずみ速度が最も遅い場合でのみ一部の破壊様式が粒界破壊を示した。破壊様式と被覆会内面近傍に高密度に存在するヘリウムが密接に関係していることが示唆された。
相馬 康孝; 小松 篤史; 五十嵐 誉廣
第71回材料と環境討論会講演集(CD-ROM), p.253 - 256, 2024/11
ステンレス鋼のすき間内に浸入したClイオンは外界を高純度水中としても濃度拡散通りに散逸しない(導電率が低下しない)こと、及びこの原因がすき間内外における電気化学反応に起因する可能性があることを前報において報告した。そこで本研究では、イオン挙動を更に解析するために、一般的な高純度水中でどの程度のイオン濃縮駆動力が生じるかを実験及びモデル計算によって調べた。実験の結果、50Cの高純度水中では脱気環境及び大気開放環境共にSUS316Lステンレス鋼すき間内の導電率が約100S/cm(バルク水の100-1000倍)になり、モデル解析の結果、これは主にすき間内で発生した金属カチオンとすき間試験片組立時に存在した溶存酸素の還元による水酸化物イオンにより導電率が上昇したと推測された。導電率の上昇速度からすき間内の金属の溶解度速度は約10nA/cm
程度であると推測された。
外山 健*; 丹野 敬嗣; 矢野 康英; 井上 耕治*; 永井 康介*; 大塚 智史; 宮澤 健; 光原 昌寿*; 中島 英治*; 大沼 正人*; et al.
Journal of Nuclear Materials, 599, p.155252_1 - 155252_14, 2024/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)高速実験炉「常陽」で中性子照射した14Cr-ODS鋼(MA957)中の酸化物の安定性について3D-APとTEMを用いて評価を行った。中性子照射は、(502C, 130dpa)、(589C, 154dpa)及び(709C, 158dpa)の3条件で実施した。709C照射では僅かな数密度の減少が認められたが、酸化物は高い数密度を有しており、相対的に照射前後で顕著な変化は確認されず安定に存在していた。これらのことから、ODS鋼は、700C照射で約160dpaまで照射されたとしても強度は維持されることが示唆された。本研究成果の一部は、文部科学省の原子力システム研究開発事業による委託業務(JPMXD0219214482)として実施した。
大塚 智史; 丹野 敬嗣; 矢野 康英; 皆藤 威二
Materials and Processes for Nuclear Energy Today and in the Future, p.279 - 297, 2024/10
酸化物分散強化は、鉄鋼材料の高温強度改善に有効な手法である。酸化物粒子分散は、転位のすべり運動を阻害することで、鉄鋼材料の高温変形及び破壊に対する抵抗性を飛躍的に高めることができる。これまでに、核分裂炉材料及び核融合炉材料用にODS鋼の高温強度、耐照射性及び耐食性を改善するための研究が広く進められてきた。近年の研究において、ナノスケールの酸化物粒子分散は、高温強度を高めるだけでなく、酸化物粒子と母相の界面が照射欠陥の消滅場所としての機能を担うことにより、耐照射性を改善する効果があることが示されてきている。本節では、原子力用に進められているODS鋼の開発状況について概観する。
入澤 恵理子
耐火物, 76(8), p.326 - 332, 2024/08
液体鉛ビスマス共晶合金(LBE)は原子炉の冷却材として検討され、研究開発が長年行われてきた。しかし、LBEを冷却材として使用する際に最も懸念される課題として、高い運転温度と流動しているLBEにさらされることによる金属構造材料(主として鉄鋼材料)の腐食劣化が挙げられている。LBEによる鋼材の腐食は、LBE中に溶解している酸素による鋼材表面の酸化と、LBEへの高い溶解度を持つNi等の鋼材成分の溶解が同時に進行し、NiのようなLBEに溶解しやすい金属成分を含むオーステナイト鋼の場合には、LBE中の溶存酸素濃度を監視・制御した上で腐食量を評価する必要があることが知られている。本稿では、LBE中のステンレス鋼の腐食評価と溶存酸素濃度の関係に主眼を置き、その腐食劣化機構において重要な因子となる溶存酸素濃度とその測定方法、鋼材成分(Fe、Ni、Cr)を含む金属元素の溶解度について解説する。そして、著者が主に扱ってきたオーステナイト系ステンレス鋼のLBE中での腐食評価を例に、LBE中の溶存酸素濃度と腐食挙動や腐食速度の関係について紹介する。
高橋 里栄子*; 谷口 直樹
材料と環境, 73(6), p.153 - 163, 2024/06
地層処分環境での地下水中の炭酸塩濃度上限と想定される0.1-0.5mol/dm
の条件を対象に温度をパラメータとしてNaHCO
水溶液中で炭素鋼のSSRT試験を行った。伸び比など機械的特性への温度の影響は見られなかったが、破面率では303、323Kの低温でSCC感受性が高くなると判断された。その要因として低温での再不動態化の抑制が示唆された。また、低温で粒界型、高温で粒内型のSCCが支配的になる傾向がみられた。
佐藤 智徳; 端 邦樹; 加藤 千明; 五十嵐 誉廣
材料と環境, 73(4), p.102 - 109, 2024/04
放射線照射下でのSCCき裂水質における溶存酸素濃度の寄与と深さ方向の水質分布を評価するため、隙間付与ステンレス鋼のガンマ線照射下試験およびラジオリシス解析を実施した。その結果、溶存酸素濃度によらず隙間内全域にFe
Oが形成されることを確認した。また、照射下では、き裂内でラジオリシスにより直接生成された酸化剤種は被膜成長で消費され、放射線環境下でもき裂内ではアニオン濃縮が発生することが推定された。
徐 平光; Zhang, S.-Y.*; Harjo, S.; Vogel, S. C.*; 友田 陽*
Quantum Beam Science (Internet), 8(1), p.7_1 - 7_13, 2024/01
Comprehensive information about the 
microstructure and crystal structure evolution during the preparation/production processes of various materials is in great demand in order to precisely control the microstructure morphology and the preferred orientation characteristics for the excellent strength-ductility-toughness balance of advanced engineering materials. 
isothermal annealing experiments of cold rolled 17Ni-0.2C (mass %) martensitic steel sheets were carried out by using the TAKUMI and ENGIN-X time-of-flight neutron diffractometers, respectively. The inverse pole figures based on full-profile refinement were extracted to roughly evaluate the preferred orientation features along three principal sample directions of investigated steel sheets using the General Structure Analysis System (GSAS) software with built-in generalized spherical harmonic functions. The consistent rolling direction (RD) inverse pole figures from TAKUMI and ENGIN-X have confirmed that the time-of-flight neutron diffraction has high repeatability and statistical reliability, revealing that the principal preferred orientation evaluation of steel materials is available through 90 TD ND (transverse direction normal direction) rotation of the investigated specimen on the sample stage during two neutron diffraction experiments. Moreover, these RD, TD and ND inverse pole figures before and after in situ experiments were compared with the corresponding inverse pole figures recalculated respectively from the MUSASI-L complete pole figure measurement and the HIPPO in situ microstructure evaluation. The similar orientation distribution characteristics suggested that the principal preferred orientation evaluation method can be applied to in situ microstructure evolution of bulk orthorhombic materials and spatially resolved principal preferred orientation mappings of large engineering structure parts.
Cの最適疲労破損式の110
サイクルまでの適用性検証豊田 晃大; 今川 裕也; 鬼澤 高志; 加藤 章一; 古谷 佳之*
日本機械学会論文集(インターネット), 89(928), p.23-00206_1 - 23-00206_15, 2023/12
高速炉を設計するためには、構造材料の110
サイクルまでの高サイクル疲労を考慮する必要がある。110サイクルでの高サイクル疲労を評価するためには、110サイクルまで適用可能な疲労曲線を作成する必要がある。本研究では、高速炉構造材料の候補材料である改良9Cr-1Mo鋼の高サイクル疲労評価手法を開発するため、ひずみ制御条件下での高サイクル疲労試験を実施するとともに、超音波疲労試験を実施した。試験結果に基づき、最適疲労曲線を拡張し、日本機械学会の最適疲労曲線が110サイクルまで適用可能であることを確認した。
Wang, Y. W.*; Wang, H. H.*; Su, Y. H.; 徐 平光; 篠原 武尚
Materials Science & Engineering A, 887, p.145768_1 - 145768_13, 2023/11
被引用回数：7 パーセンタイル：67.79(Nanoscience & Nanotechnology)A unique impact fracture behavior is found in a high-Mn austenitic steel (24Mn-4Cr-0.4C-0.3Cu) in this work. The steel exhibits concurrent twinning-induced plasticity (TWIP) effect and the transformation-induced plasticity (TRIP) effect. By analyzing the load-deflection curves recorded during Charpy impact testing, the resistance to crack initiation and propagation is quantified from the absorbed energy. The high-Mn steel demonstrates good resistance to crack initiation at 273 K and 77 K. However, as the temperature decreases from 273 K to 77 K, there is an accelerated transition from stable crack growth to unstable crack growth during impact, resulting in the deterioration of resistance to crack propagation. The plastic deformation of the impact-tested samples, especially in the region close to the crack-path profile was quantitatively analyzed using neutron Bragg-edge transmission (BET) imaging. The deformation zones, divided by using the width of the 200 Bragg edge, exhibit good agreement with the impact absorbed energy characteristics obtained from dynamic load-deflection curves. Moreover, the unstable growth transition point was roughly determined on the impact-tested sample. Then, the electron backscatter diffraction (EBSD) technique is employed to examine the deformation microstructure along the crack-path in the impact-tested samples. The results revealed the dual roles of TRIP effect in impact toughness of the high-Mn steel. On one hand, the TRIP effect plays a positive role in improving resistance to crack initiation and propagation. On the other hand, the excessive accumulation of brittle 
/
'-martensite caused by the enhanced TRIP effect at 77 K leads to quasi-cleavage fracture, thereby playing a negative role. Finally, we discussed the prominent toughening mechanisms associated with the TWIP and TRIP effects, which greatly impact the impact fracture behavior.
Sr及び
CsがSUS 316Lの腐食電位に及ぼす影響青山 高士; 佐藤 智徳; 上野 文義; 加藤 千明; 佐野 成人; 山下 直輝; 五十嵐 誉廣
材料と環境, 72(11), p.284 - 288, 2023/11
溶液中の
線源がSUS 316Lステンレス鋼の腐食に及ぼす影響を解析するために、溶存Srが腐食電位に及ぼす影響を調査した。HCl中で腐食電位を測定しながら、放射能の等しいSr標準溶液及びCs標準溶液をHClに滴下した。その結果、Sr標準溶液滴下溶液中ではCs標準溶液滴下溶液中よりも大きな電位上昇が生じた。計算によって検証した結果、水の放射線分解によるHOの生成速度の違いが両溶液中での電位変化に違いをもたらすという結果が得られた。
相馬 康孝; 五十嵐 誉廣
第70回材料と環境討論会講演集(CD-ROM), p.199 - 202, 2023/10
高温水中におけるステンレス鋼の応力腐食割れ(SCC)内部では酸性の腐食環境(クレビス環境)が形成すると考えられることから、SCC挙動を解明するためにはクレビス環境においての腐食挙動解明が重要である。過去にわれわれはクレビス内部の導電率を測定し、すき間腐食が発生する場合としない場合でそれぞれ380S/cm、1600S/cmの数値を得たことから、本研究ではこれらの数値に対応する環境をそれぞれクレビス環境I(pH
=4.41)、及びII(pH=3.13)とし、それぞれの環境中におけるFe-xCr-20Ni(x=16.9, 19.8, 22.9, 24.3, 25.9)の腐食挙動を調べた。この結果、クレビス模擬環境Iではすべての合金組成で不働態化が見られた一方、クレビス模擬環境IIではx=16.9、及び19.8で粒界の割れを伴う激しい腐食が見られ、厚い酸化皮膜が形成した。一方、x=22.9以上では酸化皮膜成長は抑制され、明確な分極曲線上に明確な不働態域が形成された。
海老原 健一; 関根 大貴*; 崎山 裕嗣*; 高橋 淳*; 高井 健一*; 大村 朋彦*
International Journal of Hydrogen Energy, 48(79), p.30949 - 30962, 2023/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Physical)鉄鋼材料の応力腐食割れの1つである水素脆化を理解するには、鋼材中の水素分布を知る必要があり、それには昇温脱離スペクトルの数値シミュレーションによる解釈が有効である。溶接金属やTRIP鋼において残留オーステナイト(RA)は昇温脱離スペクトルに顕著な影響を与えるが、明確な水素分布についてはこれまでよく知られていない。本研究では、高炭素フェライト-オーステナイト二相鋼の既報の水素昇温脱離スペクトルを、独自にコード化した二次元モデルによって数値シミュレーションし、水素は、その鋼材に含まれる量が少ないときは炭化物表面に、その量が多くなると二相界面に、主にトラップされることを明らかとした。また、界面トラップの水素の脱離ピークの試料厚さ依存性が、従来とは異なる理由で発現することも明らかとなった。
山野 秀将; 高井 俊秀; 江村 優軌; 福山 博之*; 西 剛史*; 守田 幸路*; 中村 勤也*; Pellegrini, M.*
日本機械学会2023年度年次大会講演論文集(インターネット), 5 Pages, 2023/09
ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故評価において制御棒材の炭化ホウ素とステンレス鋼の共晶溶融反応及び移動挙動を模擬できるようにするため、共晶溶融物の熱物性評価、共晶溶融反応・再配置実験、共晶反応メカニズム検討、及び共晶溶融反応に関する物理モデル開発及び実機適用解析を実施する研究プロジェクトを進めている。ここでは、プロジェクト全体概要及び令和4年度までの進捗概要について報告する。
齋藤 圭*; 平出 哲也; 高井 健一*
Key Engineering Materials, 967, p.11 - 16, 2023/07
電気化学的水素添加をしながら低ひずみ速度引張試験を行い、擬へき開破壊を示す引張強さ1500MPa級の焼き戻しマルテンサイト鋼における、水素存在下での塑性変形により形成される空孔型欠陥の挙動と、それが機械的特性に及ぼす影響を調べた。低温昇温脱離分析法(L-TDS)と引張試験を併用することで、以下の3点が分かった。(i)水素存在下での塑性ひずみ付与により空孔型欠陥の蓄積が促進される、(ii)空孔型欠陥を蓄積させた後に脱水素しても同様に延性が劣化する、(iii)50Cから150Cの範囲で熱処理することにより、形成された空孔型欠陥の量が減少し、延性が回復する。
Ao, N.*; Zhang, H.*; Xu, H. H.*; Wu, S. C.*; Liu, D.*; 徐 平光; Su, Y. H.; Kang, Q. H.*; Kang, G. Z.*
Engineering Fracture Mechanics, 281, p.109166_1 - 109166_14, 2023/03
被引用回数：12 パーセンタイル：83.88(Mechanics)Considering the complex service environments that high-speed railway axles are subjected to, the fatigue crack growth (FCG) behavior of a structurally gradient axle steel with different pre-crack depths both in air and corrosive medium was investigated at a frequency of 5 Hz. The results indicated that in the high 
region, FCG rate was dramatically accelerated by corrosion, but the gap narrows as decreased. The accelerated corrosion FCG rate was a comprehensive result of the acceleration effect of the anodic dissolution, hydrogen-enhanced localized plasticity and the retardation effect of corrosion-induced crack-tip blunting. Despite the fact that the corrosion resistance gradually decreased as the pre-crack depth increased, the FCG rate in the corrosive medium gradually decreased. This was because fatigue loading played a more important role than corrosion in accelerating the corrosion FCG rate.
大塚 智史; 静川 裕太; 丹野 敬嗣; 今川 裕也; 橋立 竜太; 矢野 康英; 鬼澤 高志; 皆藤 威二; 大沼 正人*; 光原 昌寿*; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 60(3), p.288 - 298, 2023/03
被引用回数：4 パーセンタイル：53.26(Nuclear Science & Technology)原子力機構では、ナトリウム冷却高速炉(SFR)用燃料被覆管材料として9Cr-酸化物分散強化型(ODS)鋼の開発を進めている。燃料被覆管材料にとって、クリープ特性は重要特性の一つである。よって、SFRに9Cr-ODS鋼を導入するためには、9Cr-ODS鋼の炉内クリープ強度の信頼性高い予測評価が不可欠である。本研究では、700Cでの9Cr-ODS鋼のクリープ強度とナノ組織の定量的相関性について調査を行った。また、9Cr-ODS鋼照射材のナノ組織解析に基づく炉内クリープ特性予測の可能性について議論を行った。9Cr-ODS鋼の700Cでのクリープ破断寿命は、そのナノ組織と密接な相関を有することがわかった。9Cr-ODS鋼のクリープ破断寿命とナノ組織の相関を既存のクリープモデルに基づき解析し、両者をつなぐ相関式を示した。本相関式の信頼性を高めるためには、9Cr-ODS鋼の2次クリープ速度の応力指数と酸化物分散状態の関係を明らかにする必要がある。
吉田 健太*; 外山 健*; 井上 耕治*; 永井 康介*; 下平 昌樹
まてりあ, 62(3), p.154 - 158, 2023/03
原子炉圧力容器(RPV)の中性子照射脆化因子の一つである直径3nm程度の微細な転位ループを高精度に分析するために開発したウィークビーム走査透過型電子顕微鏡(WB-STEM)に関する解説を行うとともに、当該手法と3次元アトムプローブ法(APT)及び陽電子消滅法(PAS)を組み合わせた最先端の照射脆化研究について紹介する。WB-STEMは材料内部に存在する特定の格子欠陥に対して最適な電子線の収束角及び検出角を設定することによって、従来透過型電子顕微鏡での観察が困難であった微細な転位ループの定量評価を可能にする手法である。この手法を用いて10
n/m程度の低照射量から10
n/mを上回る高照射量まで複数照射量条件で照射された欧州加圧水型軽水炉の監視試験片中の転位ループを分析し、APTやPASで分析した溶質原子クラスターとの比較を行った。その結果、8.210n/mから1.210n/mの高照射量領域において転位ループの数密度が顕著に増加することを明らかにした。また、測定された転位ループ及び溶質原子クラスターの数密度や寸法からモデル式に基づいて、これら微細組織の脆化への寄与を評価し、高照射量領域において転位ループが脆化に大きく寄与する可能性を示した。
