• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Creation of innovative ODS steels designed by new concept for steam oxidation resistance and high temperature strength

Research Project

Project/Area Number 16H04529
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Material processing/Microstructural control engineering
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

Ukai Shigeharu  北海道大学, 工学研究院, 特任教授 (00421529)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大野 直子  北海道大学, 工学研究院, 助教 (40512489)
Research Collaborator Shibata Hiroki  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2016: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
Keywords水蒸気酸化 / 酸化物分散強化 / ODS鋼 / ODS / 酸化物粒子 / アルミナ / 外部酸化 / 連続保護被膜 / 結晶・組織制御 / 構造・機能材料 / ナノ粒子 / セリア
Outline of Final Research Achievements

Fine Ce2O3 particle (trivalent Ce) with less than 10 nm size and CeAlO3 particles with 10 nm to 30 nm size can be precipitated at heating after mechanical alloying of Fe-12Cr-6Al powder and CeO2 powder. These oxide particles act as the dispersion strengthening for Ce-added ODS steels. Al2O3 particles with 40 nm size can be precipitated by an internal oxidation of the soluble Al, even if only excess oxygen is introduced without any other oxide particle. The oxide particle dispersion strengthening by Al2O3 particles can be expected without introduction of the other oxide particles. Under steam oxidation condition, 12Cr-6Al provides continuously protective Al2O3 scale by external oxidation mode, and Ce element provides superior adhesion and crack resistance for the Al2O3 scale.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究はアルミナに対し不活性な酸化物粒子としてCeO2に着目し、従来のY2O3分散に替わる新規ODS鋼を創製するものである。さらに酸化物粒子を投入することなく、MA後のAlの内部酸化でアルミナ粒子の創出を試みたもので、このような酸化物粒子の分解-内部酸化-析出に基づくODS鋼の創製は他に類が無く、この点が本研究の学術的意義である。
福島第一原子力発電所の事故を踏まえて開発しているY2O3分散強化ODS鋼ではAlとY2O3の反応による酸化物粒子の粗大化が問題となっている。この課題を克服するための基礎的知見を得て、軽水炉の事故時安全性向上に寄与することが本研究の社会的意義である。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Development of accident tolerant FeCrAl steels containing Al2O3 particles by means of Al-internal oxidation2019

    • Author(s)
      Hiroki Shibata, Shigeharu Ukai, Naoko H. Oono, Shigenari Hayashi, Kan Sakamoto, Mutsumi Hirai
    • Journal Title

      Metallurgical and Materials Transactions A

      Volume: 50 Pages: 1-9

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of accident tolerant FeCrAl-ODS steels utilizing Ce-oxide particles dispersion2018

    • Author(s)
      Hiroki Shibata, Shigeharu Ukai, Naoko H. Oono, Kan Sakamoto, Mutsumi Hirai
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Materials

      Volume: 502 Pages: 228-235

    • Related Report
      2018 Annual Research Report 2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 事故耐性セリア分散FeCrAl-ODS鋼における過剰酸素制御による機械的特性の向上2018

    • Author(s)
      柴田 博紀, 鵜飼 重治, 大野 直子、坂本 寛, 平井 睦
    • Organizer
      日本金属学会2018年春期大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 事故耐性燃料被覆管としての Ce酸化物を分散させたFeCrAl-ODS鋼の開発 (1)通常運転時及び事故時におけるふるまい2018

    • Author(s)
      坂本 寛、大内 敦、高橋克仁、平井睦、青見 雅樹、柴田博紀、鵜飼重治
    • Organizer
      日本原子力学会2018年春期大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 事故耐性燃料被覆管としてのCe酸化物を分散させたFeCrAl-ODS鋼の開発 (2)機械的特性評価2018

    • Author(s)
      柴田 博紀,鵜飼 重治,大野 直子,林 重成, 坂本 寛,平井 睦
    • Organizer
      日本原子力学会2018年春期大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] FeCrAl鋼におけるAl2O3酸化物粒子の析出と成長2018

    • Author(s)
      柴田博紀、鵜飼重治、大野 直子、林 重成、坂本 寛、平井 睦
    • Organizer
      金属・鉄鋼北海道支部冬季講演大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 事故耐性燃料被覆管としてのCe酸化物を分散させたFeCrAl-ODS鋼の開発 (2)機械的特性評価2018

    • Author(s)
      柴田 博紀, 鵜飼 重治, 大野 直子、林 重成、坂本 寛, 平井 睦
    • Organizer
      日本原子力学会、2018年春の年会
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 事故耐性セリア分散FeCrAl-ODS鋼の開発2017

    • Author(s)
      柴田 博紀, 鵜飼 重治, 大野 直子、坂本 寛, 平井 睦
    • Organizer
      日本金属学会2017年秋期大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of FeCrAl-ODS Steels with Dispersed Al2O3 Particles2017

    • Author(s)
      Hiroki Shibata, Shigeharu Ukai, Naoko H. Ooon, Shigenari Hayashi, Kan Sakamoto and Mutsumi Hirai
    • Organizer
      HiMAT 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 事故耐性セリア分散FeCrAl-ODS フェライト鋼の開発2017

    • Author(s)
      柴田 博紀, 鵜飼 重治, 大野 直子、坂本 寛, 平井 睦
    • Organizer
      学術振興会耐熱金属材料123委員会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 内部酸化を利用したAl2O3分散FeCrAl-ODS鋼の試作・評価2017

    • Author(s)
      柴田博紀、鵜飼重治, 大野直子、坂本 寛、平井 睦
    • Organizer
      金属・鉄鋼北海道支部サマーセッション
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 事故耐性セリア分散FeCrAl-ODS鋼における過剰酸素制御による機械的特性の向上2017

    • Author(s)
      柴田 博紀, 鵜飼 重治, 大野 直子、坂本 寛, 平井 睦
    • Organizer
      日本金属学会、2017年春期講演大会
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 柴田 博紀, 鵜飼 重治, 大野 直子、坂本 寛, 平井 睦2017

    • Author(s)
      Al2O3分散 FeCrAl-ODS鋼の開発
    • Organizer
      日本金属会、2017年秋期講演大会
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 事故耐性セリア分散FeCrAl-ODS鋼の開発2016

    • Author(s)
      柴田 博紀, 鵜飼 重治, 大野 直子、坂本 寛, 平井 睦
    • Organizer
      日本金属会、2016年秋期講演大会
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi