2012 Fiscal Year Research-status Report
その場観察による剥離粒界検出を用いたステンレス鋼の照射後粒界脆化機構の解明
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24656563
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
長谷川 晃 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80241545)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藪内 聖皓 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70633460)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | ヘリウム脆化 / 変形その場観察 |
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| Research Abstract |
その場観察挙動の研究用の試料として、これまで高温での単純引張りのデータがあるFe-15Cr-20Niの単純合金を用い、サイクロトロンでヘリウムを注入した試験片の結晶粒界近傍の変形挙動を詳細に調べた。そのために、試験前に試験片の粒界の性格付けをSEM/EBSD（既存の学内装置）にて行い、引張り試験片表面におけるランダム粒界やΣ3,5,7などの対応粒界をピックアップし、従来の高温引張り試験装置を使って、高温での引張り試験を中断し表面の観察を行い、再度高温での試験を行うというサイクルを繰り返し、照射材において発生する表面き裂と応力負荷方向などとの関係を調査した。その結果、弾性領域においても表面の粒界き裂がランダム粒界で発生すること、一方整合粒界では550℃以上の変形温度では塑性変形領域に入ってから粒界き裂が発生することなどを明かにした。これらの結果を用いて、試験中に剥離した粒界のキャラクタリゼーションを行い、変形粒界のシュミットファクターとの関係を検討し、その成果をH25年3月に開催された国際学会で発表した。
本研究の主たるテーマでは、ヘリウム注入した試験片の引張り試験による変形中の結晶粒界近傍の変形と、粒界き裂発生のその場観察を行い、粒界き裂発生の開始時点での挙動を調べることが重要である。そのために、高温環境下でも弾性変形およびわずかな塑性変形により現れる表面のすべり線段差が観察可能なレーザー顕微鏡観察装置（既存）を使わなければならない。今年度は微小な試験片に対して真空環境下で高温引張り試験をしながら表面観察が可能な試験システムの製作（別予算）を行った。またこの試験に不可欠である微小試験片用の引張り試験片取り付け治具の設計と製作を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高温環境下での試験片表面が観察可能なその場観察用の引張り試験装置の開発および製作を進め、微小試験片用の治具を設計し、平成25年度に計画している高温環境下での変形中における表面のその場試験が可能な体制を構築した。
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| Strategy for Future Research Activity |
試験片表面の結晶粒界のキャラクタリゼーションを行ったFe-15Cr-20Ni合金製の微小試験片を作成する。それらに対し、工学研究科のダイナミトロン加速器を用いて、表面近傍に0.1appmから50appmの範囲で、いくつかの濃度レベルのヘリウム注入した試験片を作成する。これらの試験片に対して、試験温度を300℃から750℃の温度範囲で引張り試験をしながら表面の粒界観察を行って、粒界剥離と粒界にかかる負荷応力との関係を明かにしていく。
Fe-15Cr-20Ni鋼の特性を調査した後、実用ステンレス鋼について調査し、オーステナイトステンレス鋼の粒界強度とヘリウムの粒界破壊との関係を明かにすべく研究を進める。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初購入予定の装置が別予算により購入することができたため、残額が発生した。
次年度には作製した試験装置の治具などの消耗品、および試験機制御用プログラムや園が観察した画像記憶装置および画像処理用ソフトウェアの購入に使用する。
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Research Products
(1 results)
