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核融合炉第一壁構造材料としてのバナジウム(V)の課題は耐照射脆化と高温強度の改善である。これらの改善のためには粒子分散・超微細結晶粒組織が最も有効であるが、この組織を得るにはメカニカルアロイング(MA)法を含む粉末冶金法が必要である。しかし、Vではその化学的に活性な性質により粉末冶金製造工程における侵入型ガス不純物の混入・固溶が避けられず、それにより延性が著しく劣化するため粉末冶金法による組織制御に成功した例は報告されていなかった。それに対し著者等は、母相の高純度化と粒子分散超微細結晶粒組織を同時に実現する方法を考え、その方法をVに適用して高純度粒子分散超微細結晶粒V合金の試作が可能であることを初めて示した。本研究では、著者等が試作開発したV合金について低温靭性と高温での強度特性を評価するとともに、耐照射脆化を評価するための高速中性子照射実験を行った。まず、出発原料中に含まれる侵入型不純物は最終的に全て熱的に安定な分散粒子として析出させ活用するために、イットリウム(Y)粉末を1.6wt%添加した。母相は、純V.V-3%W、V-8%Wの3種類である。MA処理した混合粉末をHIPにより固化成形し、さらに冷間圧延により厚さ約1mmの板材とした。この板材から試験片を作製し、室温以下での衝撃3点曲げ試験、高温での静的3点曲げ試験、および1673Kまでの真空加熱実験に供した。その結果、試作合金は、77Kでの低温でも破壊せずにフルベンドし、また973〜1173Kの高温では国内外の共通試料のV-4Cr-4Ti合金より1.3〜1.5倍強度が高く、さらに1673K真空加熱後も300nmという微細結晶粒を維持しており、優れた機械的性質と組織安定性を示すことが見出された。また、JMTRにより異なる3条件下で高速中性子照射実験を行い、現在その照射効果についての評価を進めている。
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