界面剥離強度の厳密測定法の開発

• 研究課題/領域番号: 22686058
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 金属物性
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 松川 義孝 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (70566356)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 26,390千円 (直接経費: 20,300千円、間接経費: 6,090千円); 2012年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2011年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2010年度: 16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
• キーワード: 粒界物性 / 破壊 / 電子顕微鏡 / 金属物性 / 表面・界面物性 / 機械的性質 / 粒界 / 脆化 / 界面 / 不純物偏析 / 第一原理計算 / アトムプローブ

研究概要

原子炉環境において材料の寿命を著しく損なう粒界破壊のメカニズムは、実験では原子レベルまで突き詰めて解析することが技術的に困難であるため、シミュレーション主導で理論が構築されているのが現状である。しかし、計算には仮定や近似が常に含まれているため、得られた結果の妥当性はやはり、実験で検証しなくてはならないというジレンマがある。本研究では、第一原理計算のインプット（仮定）とアウトプット（結果）の妥当性について検証を試みた。後者に関しては、転位の影響を含まない“粒界剥離強度の理想値”を実験で測定することが大きなチャレンジであり、その測定に必要不可欠な要素技術を確立することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of Neutron Irradiation on Microstructures and Hardness of Stainless Steel Weld-overlay Cladding of Nuclear Reactor Pressure Vessels (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Takeuchi, Y.Kakubo, Y.Matsukawa, Y.Nozawa, T.Toyama, Y.Nagai, Y.Nishiyama, J.Katsuyama, Y.Yamaguchi, K.Onizawa
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 449 号: 1-3 ページ: 273-276
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2014.01.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Post-irradiation Annealing and Reirradiation on Microstructure in Surveillance Test Specimens of the Loviisa-1 Reactor Studied by Atom Probe Tomography and Positron Annihilation (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Toyama, A.Kuramoto, Y.Nagai, K.Inoue, Y.Nozawa, Y.Shimizu, Y.Matsukawa, M.Hasegawa, M.Valo
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 449 号: 1-3 ページ: 207-212
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2014.01.036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transition of Deformation Mechanism with Grain Refinement in Interstitial-Free Steel (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Itoh, K. Nakazawa, T. Matsunaga, Y. Matsukawa, Y. Satoh, H. Abe
  • 雑誌名: ISIJ International 巻: 印刷中
  • NAID: 130004678466
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Neutron Irradiation on the Microstructure of the stainless steel Electroslag Weld Overlay Cladding of Nuclear Reactor Pressure Vessels (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Takeuchi, Y.Kakubo, Y.Matsukawa, Y.Nozawa, Y.Nagai, Y.Nishiyama, J.Katsuyama, K.Onizawa, M.Suzuki
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 443 号: 1-3 ページ: 266-273
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2013.07.035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Observation of Solute-dislocation Interaction on Extended Edge Dislocation in Irradiated Austenitic Stainless Steel (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Hatakeyama, I.Yamagata, Y.Matsukawa, S.Tamura
  • 雑誌名: Philosophical Magazine Letters 巻: 94 号: 1 ページ: 18-24
  • DOI: 10.1080/09500839.2013.853135
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ TEM Study on Elastic Interaction between a Prismatic Loop and a Gliding Dislocation (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Matsukawa & G.S.Liu
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 425 号: 1-3 ページ: 54-59
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2011.12.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Grain Boundary Segregation in Neutron-irradiated 304 Stainless Steel Studied by Atom Probe Tomography (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Toyama, Y.Nozawa, W.Van Renterghem, Y.Matsukawa, M.Hatakeyama, Y.Nagai, A.Al Mazouzi & S.Van Dyck
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 425 号: 1-3 ページ: 71-75
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2011.11.072
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructural Changes of a Thermally Aged Stainless Steel Submerged Arc Weld Overlay Cladding of Nuclear Reactor Pressure Vessels (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Takeuchi, J.Kameda, Y.Nagai, T.Toyama, Y.Matsukawa, Y.Nishiyama, K.Onizuka
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 425 号: 1-3 ページ: 60-64
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2011.12.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ TEM study on Elastic Interaction Between a Prismatic Loop and a Gliding Dislocation (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Matsukawa, G.S.Liu
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Grain Boundary Segregation in Neutron-irradiated 304 Stainless Steel Studied by Atom Probe Tomography (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Toyama, Y.Matsukawa, et al
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructural Changes of a Thermally Aged Stainless Steel Submerged Arc Weld Overlay Cladding of Nuclear Reactor Pressure Vessels (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Takeuchi, Y.Matsukawa, et al
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Positron annihilation in Cr, Cu, and Au layers embedded in Al and quantum confinement of positrons in Au clusters (2011)
  • 著者名/発表者名: P.Pikart, C.Hugenschmidt, M.Horisberger, Y.Matsukawa, M.Hatakeyama, T.Toyama, Y.Nagai
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 巻: 84 号: 1 ページ: 14106-14106
  • DOI: 10.1103/physrevb.84.014106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Irradiation-induced precipitates in a neutron irradiated 304 stainless steel studied by three-dimensional atom probe (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Toyama, Y.Nozawa, W.Van Renterghem, Y.Matsukawa, M.Hatakeyama, Y.Nagai, A.Al Mazouzi, S.Van Dyck
  • 雑誌名: J.Nucl.Mater. 巻: 418 号: 1-3 ページ: 62-68
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2011.07.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Positron Annihilation in Cr, Cu, and Au Layers Embedded in Al and Quantum Confinement of Positrons in Au Clusters (2011)
  • 著者名/発表者名: P.Pikart, Y.Matsukawa, et al
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 84 ページ: 14106-14106
  • 査読あり
• [学会発表] 原子力材料におけるG 相析出物について (2013)
  • 著者名/発表者名: 松川義孝、鹿窪勇太、野沢康子、外山健、永井康介、叶野翔、J.J. Shen、畠山賢彦、阿部弘亨、鈴土知明、山口正剛、永瀬丈嗣、保田英洋、山本琢也
  • 学会等名: 金研ワークショップ2013"より安全な原子力技術、核融合技術に向けての材料研究の展開"
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] 軽水炉圧力容器オーバレイクラッド中のG 相析出物及びその前駆体についてのTEM 結晶構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松川義孝、鹿窪勇太、野沢康子、外山健、永井康介、武内伴照、山口義仁、勝山仁哉、西山裕孝
  • 学会等名: 2013秋の金属学会
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] TEM その場観察実験とMD シミュレーションの直接比較における問題点と改良の糸口について～ 転位―照射欠陥クラスタ相互作用過程の研究の場合 ～ (2013)
  • 著者名/発表者名: 松川義孝
  • 学会等名: 2013春の金属学会
  • 発表場所: 東京理科大学
• [学会発表] Crystal Structure Analysis of Precipitates/Solute-Clusters Detected by Atom-Probe Tomography : G-phase, Solute Cluster, or G-phase Precursor? (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Matsukawa, Y.Kakubo, T.Takeuchi, K.Arakawa, T.Toyama, Y.Nozawa, H.Terashima, T.Kojima, Y.Yamaguchi, J.Katsuyama, Y.Nishiyama, Y.Nagai
  • 学会等名: The Minerals, Metals & Materials Society 2013 Annual Meeting (TMS2013
  • 発表場所: San Antonio, USA
• [学会発表] Crystal structure analysis of nanometer-sized G-phase precipitates in a δ/γ duplex stainless steel weld overlay cladding of light-water reactor pressure vessel steels (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsukawa, Y. Kakubo, N. Ebisawa, Y. Nagai, T. Toyama, T. Takeuchi, Y. Yamaguchi, J. Katsuyama, Y. Nishiyama
  • 学会等名: The Minerals, Metals & Materials Society 2013 Annual Meeting (TMS2013)
  • 発表場所: San Antonio (USA)
• [学会発表] TEMその場観察実験とMDシミュレーションの直接比較における問題点と改良の糸口について (2013)
  • 著者名/発表者名: 松川義孝
  • 学会等名: 日本金属学会2013年春期大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 軽水炉圧力容器オーバレイクラッド中のG相析出物及びその前駆体についてのTEM結晶構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松川義孝、鹿窪勇太、野沢康子、外山健、永井康介、武内伴照、山口義仁、勝山仁哉、西山裕孝
  • 学会等名: 日本金属学会2013年秋期大会
  • 発表場所: 金沢
• [学会発表] 原子力材料におけるG相析出物について (2013)
  • 著者名/発表者名: 松川義孝、鹿窪勇太、野沢康子、外山健、永井康介、叶野翔、J.J. Shen、畠山賢彦、阿部弘亨、鈴土知明、山口正剛、永瀬丈嗣、保田英洋、山本琢也
  • 学会等名: 金研ワークショップ2013「より安全な原子力技術、核融合技術に向けての材料研究の展開」
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 軽水炉圧力容器鋼A533B における照射誘起析出物‘G 相’の電子照射その場観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松川義孝、J.J. Shen、叶野翔、畠山賢彦、阿部弘亨、永井康介、鈴土知明、山口正剛、永瀬丈嗣、保田英洋、山本琢也
  • 学会等名: 日本金属学会2014年春期大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 原子炉燃料被覆管の安全設計基準に資する環境劣化評価手法に関する研究開発 (4) 環境劣化材の組織観察分析試験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松川義孝、申晶潔、叶野翔、李艶芬、畠山賢彦、佐藤裕樹、松永哲也、阿部弘亨、牟田浩明、山中伸介
  • 学会等名: 日本原子力学会2014年春の年会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Updating the Theory of Dislocation : In-situ TEM Studies Exploring the Final Stage of Plastic Deformation Leading to Crack Nucleation (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Matsukawa
  • 学会等名: SMS2012 : Summit of Materials Science
  • 発表場所: Sendai, JAPAN
• [学会発表] Atom-probe Quantitative Analysis on Compositional Change of Intermetallic Compound Precipitates in Zircaloy-2 upon Corrosion (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Matsukawa, N.Ebisawa, K.Saito, Y.Nagai, N.Okada, K.Sakamoto, K.Une
  • 学会等名: NuMat2012 : the Nuclear Materials conference
  • 発表場所: Osaka, JAPAN
• [学会発表] ジルカロイ2 表面酸化被膜のアトムプローブ分析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松川義孝、齋藤健、海老澤直樹、外山健、永井康介、岡田徳行、坂本寛、宇根勝巳
  • 学会等名: 2012秋の原子力学会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] 軽水炉圧力容器オーバレイクラッドのG 相析出物についてのTEM 結晶構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松川義孝、鹿窪勇太、野沢康子、外山健、永井康介、武内伴照、山口義仁、勝山仁哉、西山裕孝
  • 学会等名: 2012秋の金属学会
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] Zr-Nb合金の腐食、水素化および照射効果に関する研究 (4) イオン照射材における照射誘起析出のアトムプローブ分析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松川義孝
  • 学会等名: 日本原子力学会2011年春期大会
  • 発表場所: 福井
• [学会発表] 軽水炉圧力容器オーバーレイクラッドのG相析出物についてのTEM結晶構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松川義孝
  • 学会等名: 日本金属学会2012年秋期大会
  • 発表場所: 松山
• [学会発表] ジルカロイ2表面酸化被膜のアトムプローブ分析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松川義孝
  • 学会等名: 日本原子力学会2012年秋期大会
  • 発表場所: 広島
• [学会発表] Zr-Nb 二元系合金のイオン照射誘起析出のアトムプローブ分析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松川義孝、齋藤健、永井康介、外山健、村上有美、円山健志、金思雄、阿部弘亨、岩井岳夫、篠原靖周
  • 学会等名: 2011秋の金属学会
  • 発表場所: 沖縄
• [学会発表] Irradiation-induced Precipitation in a Zr-Nb Alloy (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Matsukawa, K.Saito, Y.Murakami, Y.Nagai, T.Toyama, S.Kim, Y.Satoh, H.Abe
  • 学会等名: International Workshop on Nuclear Materials : Ion Implantation as a Neutron Irradiation Analogue
  • 発表場所: Oxford, UK
• [学会発表] In-situ TEM Study on Slip Transfer across Grain Boundaries and Crack Nucleation in Polycrystalline Metals (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Matsukawa
  • 学会等名: International Workshop on Predictability of Long-term Ageing Mechanisms of Reactor Components Based on Modeling and Laboratory Experiments (PAMELA) from PERFORM 60
  • 発表場所: Mol, BELGIUM
  • 招待講演
• [学会発表] Zr-Nb 合金の水素化および照射効果に関する研究(3)無垢材とイオン照射材の微細組織分析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松川義孝、斉藤健、外山健、永井康介、阿部弘亨、金思雄、佐藤裕樹、山口正剛、岩井岳夫、関村直人、篠原靖周
  • 学会等名: 2011春の原子力学会
  • 発表場所: 福井大学
• [学会発表] In-situ TEM Study on Elastic Interaction between a Prismatic Dislocation Loop and a Gliding Dislocation (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Matsukawa, G.S.Liu, I.M.Robertson
  • 学会等名: The Minerals, Metals & Materials Society 2011 Annual Meeting (TMS2011)
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 招待講演
• [学会発表] In-situ TEM study on slip transfer across grain boundaries & crack nucleation in polycrystalline metals (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsukawa
  • 学会等名: An International Workshop on Predictability of Long-term Ageing Mechanisms of Reactor Components Based on Modeling and Laboratory Experiments (PAMELA) from PERFORM 60
  • 発表場所: Belgium (Mol)
  • 招待講演
• [学会発表] Irradiation-induced precipitation in a Zr-Nb alloy (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsukawa
  • 学会等名: An International Workshop on Nuclear Materials: Ion Implantation as a Neutron Irradiation Analogue
  • 発表場所: UK (Oxford)
• [学会発表] 原子炉先進燃料被覆管材料Zr-Nb合金の照射誘起析出 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松川義孝
  • 学会等名: 日本金属学会2011年秋期大会
  • 発表場所: 沖縄
• [学会発表] In-situ TEM Study on Elastic Interaction between a Prismatic Dislocation Loop and a Gliding Dislocation (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Matsukawa, Grace S.Liu, Ian M.Robertson
  • 学会等名: The Minerals, Metals & Materials Society 2011 Annual Meeting (TMS2011)
  • 発表場所: San Diego, USA(Invited)
• [学会発表] 原子炉先進燃料被覆管材料Zr-Nb合金の照射誘起析出 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松川義孝、齋藤健、永井康介、外山健、金思雄、佐藤裕樹、阿部弘亨、岩井岳夫、関村直人、篠原靖周
  • 学会等名: 第148回日本金属学会2011年春期大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Zr-Nb合金の水素化および照射効果に関する研究(3)無垢材とイオン照射材の微細組織分析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松川義孝、齋藤健、外山健、永井康介、阿部弘亨、金思雄、佐藤裕樹、山口正剛、岩井岳夫、関村直人、篠原靖周
  • 学会等名: 日本原子力学会2011年春の大会
  • 発表場所: 福井
• [学会発表] In-situ TEM Study on Slip Transfer Across Grain Boundaries & Crack Nucleation in Polycrystalline Metals (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Matsukawa
  • 学会等名: Predictability of Long-term Ageing Mechanisms of Reactor Components Based on Modeling and Laboratory Experiments (PAMELA) from PERFORM 60
  • 発表場所: Mol, BELGIUM(Invited)
• [学会発表] Irradiation-induced precipitation in a Zr-Nb alloy (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Matsukawa, et al
  • 学会等名: An International Workshop on Nuclear Materials : Ion Implantation as a Neutron Irradiation Analogue
  • 発表場所: Oxford, UK
• [学会発表] EBSD・FIB・アトムプローブを用いたΣ3 粒界における偏析不純物の定量分析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松川義孝、村上有美、永井康介
  • 学会等名: 2010秋の金属学会
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] Deformation Twin in Coarse-grained Pure Aluminum (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Matsukawa
  • 学会等名: The 12th International Conference on Aluminum Alloys (ICAA12)
  • 発表場所: Yokohama, JAPAN
  • 招待講演
• [学会発表] Deformation Twinning in Bulk Aluminum with Coarse Grains (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Matsukawa
  • 学会等名: The 12th International Conference on Aluminum Alloys (ICAA12)
  • 発表場所: Yokohama, JAPAN(Invited)
• [学会発表] EBSD・FIB・アトムプローブを用いたΣ3粒界における偏析不純物の定量分析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松川義孝、村上有美、永井康介
  • 学会等名: 第147回日本金属学会2010年秋期大会
  • 発表場所: 札幌