2007 Fiscal Year Annual Research Report
メカノケミカル酸化動力学に基づく応力腐食割れの物理化学的機序の解明
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17106002
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
庄子 哲雄 Tohoku University, 大学院・工学研究科, 教授 (80091700)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三浦 英生 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90361112)
宮本 明 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (50093076)
小川 和洋 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (50312616)
久保 百司 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90241538)
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| Keywords | 応力腐食割れ / 軽水炉発電プラント / 酸化特性評価 / 粒界 / 量子化学分子動力学 / 酸化則の応力依存性 |
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| Research Abstract |
き裂先端における動的ひずみと応力加速酸化を主因とする応力腐食割れ(SCC)モデルに基づき、耐応力腐食割れ進展特性に優れた材料として、Fe基およびNi基合金に対して酸化抑制効果が期待できる置換元素を量子化学分子動力学による評価結果を基に選定した。耐応力腐食割れ進展特性の評価には、その遅い進展速度のため、長時間の試験が必要となるが、き裂酸化モデルに基づいた加速試験として、ひずみ硬化により材料の降伏応力を高めた状態での進展速度の評価法を提案し、昨年度製造した0.038%Ce、2.61%Wをそれぞれ316Lステンレス鋼に添加した鉄基合金の応力腐食割れ進展特性の評価を高温高圧(288℃、82気圧)の酸素富化純水中にて行った。最初の500時間程度までは定常的なSCC進展を開始するまでの遅延時間と見られる遅い進展速度が得られ、その後定常的な進展速度を示した。進展性の抑制効果はCeの方が大きいことが分かった。
Ni基モデル合金においては、量子化学分子動力学により酸化抑制には酸化エネルギーが低く、もしくは酸素拡散の活性化エネルギーが大きく、クラスターの結合エネルギーが大きいことを指針としてSc、Ti、Y、Nb、Hfを候補添加元素として決定した。酸素固溶時の結合距離の変化は、Nbがこれらの内で最も大きくYは小さい。このことは酸化過程において生じる誘起ひずみへの影響度が異なることが想定され、高応力負荷環境下での酸化挙動調査に対する指針を得た。既存Ni基合金への添加を実施するため、添加した際の固溶性や相安定性の検討に着手した。
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