2020 Fiscal Year Annual Research Report
3Dプリンティング技術と摩擦撹拌処理を用いた耐酸化高強度W皮膜形成手法の開発
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17H01369
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
谷川 博康 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所核融合研究所 ブランケット研究開発部, 次長(定常) (50354668)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡邊 誠 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 分野長 (00391219)
野上 修平 東北大学, 工学研究科, 准教授 (00431528)
江里 幸一郎 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 那珂核融合研究所 ITERプロジェクト部, グループリーダー(定常) (30354624)
遊佐 訓孝 東北大学, 工学研究科, 教授 (60466779)
福田 誠 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 那珂核融合研究所 ITERプロジェクト部, 主任研究員(定常) (70757666)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 摩擦攪拌処理 / 粉末混入 / 超音波顕微鏡 / タングステン皮膜 / プラズマ溶射 / 熱応力解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
摩擦撹拌処理（FSP）による皮膜強化および不動態膜形成の探求においては、過去の実験結果から粉体により摩擦係数が低下し撹拌効果が極表面に限定されると結論した。そこでプラズマ真空溶射W皮膜上の１回目FSP箇所の表面割れが発生した後退側に粉末を塗布したうえで2回目FSPを実施し粉末混入を試みた。その結果、Cr炭化物粉末について撹拌表面への混入が確認できた。溝に粉体を充填した場合においてもCr炭化物粉末の結果が良好であったことから、本手法においてはCr炭化物粉末が最も有望であると結論した。
3Dプリンティング技術によるW合金皮膜形成の探求においては、粉末床溶融結合法によるW膜積層では初層における界面反応抑制が困難であるため、前処理としてプラズマ溶射による酸化を抑制したW積層膜に引き続き注力した。銅ボンドコートを施工後、タングステン皮膜の成膜実験をAr/He, Ar, Ar/H2の3種類のプラズマガスを用いて実施した結果、Ar/H2のプラズマガスを用いた場合に、溶射効率が低いものの酸化を大きく抑制できていることを示唆する結果が得られた。
皮膜健全性の非破壊評価法の開発においては、高周波超音波探傷法の適用性評価と、高周波超音波測定により得られた結果が対象内部の熱輸送を阻害する欠陥の存在を反映したものであるか否かを評価するためのサーモグラフィー試験を実施した。その結果、測定パラメータや摩擦攪拌処理後の表面処理法等に検討の余地はあるものの、高周波超音波は被膜下の熱輸送を阻害する欠陥を間接的ではあるが検出することができるとの知見が得られた。また、その際の検出精度はロックインサーモグラフィーにより対象の熱的特性を直接測定するよりも高いと考えられる。
冷却材侵入事象実験(ICE)試験による皮膜の耐負荷性能の探求においては、皮膜が無い領域の酸化を防止するサンプルホルダーの製作を行い、実験準備を完了した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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