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2012 年度 実績報告書

高エネルギー粒子線照射下での損傷組織と強度の相関関係式の構築

研究課題

研究課題/領域番号 12J00395
研究機関北海道大学

研究代表者

岡 弘  北海道大学, 大学院・工学院, 特別研究員(DC2)

キーワードステンレス鋼 / ナノインデンテーション / 透過型電子顕微鏡 / マルチスケールモデリング / 核融合炉 / 照射脆化
研究概要

1、オーステナイト316鋼において、転位組織と降伏強度・硬さが線形の相関関係にあることを明らかにし、不純物(カーボン)濃度および温度が相関関係に及ぼす影響を、傾きから得られる強度因子αによって整理した。その結果、特に高温(500-700℃)では不純物濃度と強度因子αとに密接な関係があることが分かった。具体的には不純物濃度が低い場合、αは小さくなる傾向がみられた。したがってこの知見を中性子照射された材料に適用すると、照射に伴う炭化物などの析出によって引き起こされる母相の溶質原子濃度変化が、転位の強度因子を低下させ、照射脆化を招くと説明することができる。
2、ナノインデンテーション試験および押込みにより形成された圧痕の断面組織観察により、微小スケールでの硬さと組織変化の関係について検討した。イオン照射された材料に対する硬さ評価では、アプローチとして基板上の薄膜硬さ評価の手法・知見を取り入れた。その結果、押込みによる変形がイオン照射を受けた薄膜領域にとどまる場合とさらに深くまで到達する場合とで、得られる硬さには明確な差がみられたことから、押込み変形領域と硬さに密接な関係があることが明らかとなった。さらに、イオン照射層内に存在すると考えられる硬さ勾配について、従来は一度の押込みで勾配を貫通する形で測定していたが、今回FIBを用いたセクショニングにより数層に分割して硬さ測定し、各層のローカル硬さと各層の変形領域体積率の積の合計が貫通押込み硬さと等しいとおくことで、ローカル硬さを求めることに成功した。この知見により、イオン照射材硬さ評価で問題となっていた硬さ勾配効果を補正できる可能性が示された。
3、米国オークリッジ国立研究所にて中性子照射材の組織観察と強度データを取得し、次年度に予定する解析の準備が整った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

イオン照射材の硬さ評価について、従来困難とされていた硬さ勾配の影響を、補正により高精度に評価できる見通しが立った。

今後の研究の推進方策

転位組織と強度の相関に及ぼす溶質原子および温度の影響について、溶質原子種・濃度を含め幅広く体系的に精査する必要がある。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Irradiation Effect on Tensile Property of F82H IEA and Its Joint in TITAN Project2013

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Hashimoto, et al.
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: (印刷中)

    • DOI

      doi:10.2320/matertrans.MG201207

    • 査読あり
  • [学会発表] イオン照射したステンレス鋼のナノ硬さ評価法2013

    • 著者名/発表者名
      佐藤豊, ら
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会・日本金属学会両北海道支部合同冬季講演大会
    • 発表場所
      室蘭工業大学(北海道)
    • 年月日
      2013-01-25
  • [学会発表] Hardening and Softening Caused by Long Term Neutron Irradiation in Modified -SUS316 Stainless Steel2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Oka, et al.
    • 学会等名
      2012 MRS fall meeting
    • 発表場所
      Hynes Convention Center (アメリカ、ボストン)
    • 年月日
      2012-11-26
  • [学会発表] 中性子照射した改良SUS316鋼における組織と機械強度のミクローマクロ相関(4)2012

    • 著者名/発表者名
      岡弘, ら
    • 学会等名
      日本金属学会2012年秋期・(第151回)講演大会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県)
    • 年月日
      2012-09-19
  • [学会発表] Relationship between、strength、and microstructure of 316 steel at elevated temperature2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Oka, et al.
    • 学会等名
      Asian-Core University Program on Advanced Energy Science, International Symposium on Advanced Energy Systems and Materials
    • 発表場所
      星野リゾート 青森屋 (青森県)
    • 年月日
      2012-08-21
  • [学会発表] 重照射した改良SUS316鋼における微細組織と機械強度の相関2012

    • 著者名/発表者名
      岡弘, ら
    • 学会等名
      九州大学・応用力学研究所・炉内構造物の経年変化に関する研究集会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県)
    • 年月日
      2012-07-25
  • [学会発表] F82Hの接合・被覆部におけるはじき出し損傷と強度特性(日米協力TITAN計画)2012

    • 著者名/発表者名
      岡弘, ら
    • 学会等名
      第9回核融合エネルギー連合講演会 -地球を救うエネルギー核融合の未来-
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県)
    • 年月日
      2012-06-28

URL: 

公開日: 2014-07-16  

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