| 研究課題/領域番号 |
10680484
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
原子力学
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| 研究機関 | 室蘭工業大学 |
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研究代表者 |
桑野 壽 (桑野 寿) 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (90002899)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 1999
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| 研究課題ステータス |
完了 (1999年度)
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| 配分額 *注記 |
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
1999年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
1998年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
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| キーワード | 原子力発電 / 経年劣化 / 寿命予測 / スピノーダル分解 / 脆化 / シャルピー衝撃試験 / メスバウアー効果 / メスバウアー分光法 / ステンレス鋼 |
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| 研究概要 |
補助金で購入したワイヤカッターでメスバウアー効果や電子顕微鏡用の薄板作製を効率的に行うことができた。豊富な数の試験片を作製することができたので、予定どおりの試験を行い成果が得られた。
(1)フェライトの相分離による濃度変化の時間過程
・メスバウアー効果測定によると、ステンレス鋼溶接部に存在するデルタフェライトは350-450℃での時効によりスピノーダル分解を起こす。スピノーダル分解によりフェライトマトリクスのCr濃度は最終的に9at%Cr付近まで減少し、熱力学的計算から求められたバイノーダル線の組成と大体一致した。フェライト組成の時効時間変化は二つの正接双曲線関数の和で近似した。近似関数に含まれる未知変数を実験的に決定して、320℃におけるフェライト組成の時間変化曲線を推定した。320℃時効において、良好な耐食性を保持するに最低必要なCr濃度である13%Crまで低下するに要する時効時間を50000hと予測した。
(2)相分離による脆化の予測
・フェライトのスピノーダル分解にともないシャルピー衝撃値は低下する。350℃で10000h時効後のシャルピー衝撃値は時効前の73Jから60Jまで減少するが、半分まで低下するにはさらに40000h(5年間)が必要と予測された。 脆化を促進するため375℃と425℃で時効を行い、シャルピー衝撃値の時効温度・時効時間変化から活性化エネルギーQ=125kJ/molを求めた。Qを用いて計算した時効パラメータを変数としてシャルピー衝撃値の変化を正接双曲線関数で近似して整理した。320℃においてシャルピー衝撃値が初期値の1/2まで低下するに要する時間を500,000hと予測した。
(3)脆化の機構
・電子顕微鏡およびメスバウアー分光法を用いて、フェライト中にスピノーダル分解によるCr濃縮相の生成を確認した。シャルピー衝撃試験によりフェライトに沿って伝播するクラックが観察され、溶接部の靱性低下はスピノーダル分解で生成したCr濃縮相が原因と考察された。
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