2022 Fiscal Year Annual Research Report
Evaluation and clarification of irradiation damage mechanism in reduced activation high entropy alloys
Publicly Offered Research
| Project Area | High Entropy Alloys - Science of New Class of Materials Based on Elemental Multiplicity and Heterogeneity |
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| Project/Area Number |
21H00136
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
橋本 直幸 北海道大学, 工学研究院, 教授 (50443974)
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2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 積層欠陥エネルギー / Ni濃度 / Mn濃度 / 照射損傷 / フランク型転位ループ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
既存軽水炉構造材料の開発研究は、高信頼性と高安全性を有するオーステナイトステンレス鋼や低合金鋼などの鉄鋼材料を中心に行われてきた[1]が、近年になって、特異な材料特性を有するハイエントロピー合金（HEA）を原子炉構造材料へ応用するための基礎研究が活発化してきた[2]。照射下におけるFCC型構造材料中には、フランク型転位ループや積層欠陥四面体（SFT）といった積層欠陥型の照射欠陥が形成することで、材料の照射硬化や照射脆化を引き起こす。これらの照射欠陥と積層欠陥エネルギー（SFE）には密接な関係性がある[3,4]。本研究では、MnおよびNiの濃度を変えたCrFeNiMn系FCC型HEAのSFEを実験的に算出した後、電子線照射実験によって耐照射性評価を試みた。
C及びN濃度の異なるCr0.8FeMnxNiy合金をアーク溶解により作製し、均質化熱処理（1160 ℃, 24 h）、冷間圧延・打ち抜き、再結晶熱処理（1160℃, 4 h）を施した。Table 1に各試料の化学組成を示す。続いて、超高圧電子顕微鏡(HVEM)を用いて電子線照射その場観察実験を行った。照射後、被照射領域におけるフランク型転位ループの数密度およびサイズ分布を調査し、C及びN濃度の関数として整理した。並行して、公称ひずみε=5%まで引張試験を行った試料に対し、透過型電子顕微鏡（TEM）を用いて<111>方向から拡張転位の幅を精確に測定し、SFEを算出した。
C及びN濃度の異なるCr0.8FeMnxNiy合金を作製し、TEMを用いて各合金のSFEを調査した結果、SFEとNi，Mn濃度との間に正の相関が観られた。さらに、照射実験の結果、SFEの高いハイエントロピー合金では、照射下における積層欠陥型転位ループ(フランクループ)の形成・成長がNi、Mn、C，N濃度に依存することが判明した。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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