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2019 年度 実績報告書

ダイバータ用耐照射性銅合金の創製

研究課題

研究課題/領域番号 16H02443
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

室賀 健夫  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (60174322)

研究分担者 菱沼 良光  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (00322529)
笠田 竜太  東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20335227)
大野 直子  北海道大学, 工学研究院, 助教 (40512489)
能登 裕之  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (50733739)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード銅合金 / プラズマ対向機器 / 高温静水圧プレス / ナノ粒子分散
研究実績の概要

試作したODS銅合金の耐照射性について、イオン照射法とマイクロピラー圧縮試験を組み合わせて調べた。1マイクロメーター立方という超微小試験片であることに加えて、不均一な微細粒や酸化物粒子の分布においてもスケール性の影響が生じるために、比較的大きな降伏強度のバラつきが得られた。そこで、微細組織因子の強度への貢献の統計性をモンテカルロ法によって評価し、イオン照射前後のバラつきの変化を踏まえた照射硬化量評価が可能となった。本手法は、不均一組織を有する材料の強度評価に広く応用可能であると考えられる。(笠田)
開発した優れた伸びと強度を有するバイモーダル微細組織のODS銅合金について変形機構を評価した。微細組織観察からは微細変形双晶の導入および転位の動的回復が生じ、これらがネッキング領域の周りで結晶粒粗大化を起こすことを明らかにした。室温~500℃までの降伏応力は約100~400MPaで、変形機構は0.01/sよりも遅い領域で分散強化、それよりも速い領域では転位クリープが支配的となることが明かになった。(大野)
MAとHIP処理を用いたY2O3を微細分散強化したODS銅合金の製作手法の最適化を目的に、MA後のCu粒子について調査した。MA後のCu粒子径はミリオーダーからマイクロオーダーと幅広く存在し、HIP処理後の合金組織の均質化において、MA後のCu粒子径の制御が重要であることが明らかになった。一方、MA-HIP法の最適化の一つとして、Y2O3粒子のY源としてCu-Y化合物を適用したプロセスを検討した。金属Y粒に代えてCu-Y化合物を用いても同様に、HIP処理後のCu母材中に微細なY2O3粒子が分散して生成することが明らかになった。(菱沼、能登、室賀)
最終年度の成果を受け、ODS銅合金製作法の高度化、微細組織、変形機構、耐照射性を含む特性の評価、一層の改良に向けての指針をまとめた。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Microstructure development in cryogenically rolled oxide dispersion strengthened copper2020

    • 著者名/発表者名
      Aghamiri S.M.S.、Zhang S.H.、Ukai S.、Oono N.、Kasada R.、Noto H.、Hishinuma Y.、Muroga T.
    • 雑誌名

      Materialia

      巻: 9 ページ: 100520~100520

    • DOI

      10.1016/j.mtla.2019.100520

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Statistical approach for Understanding the effect of specimen size on the yield stress and its scattering in mechanically-alloyed Cu and ODS-Cu obtained by micro-pillar compression test2020

    • 著者名/発表者名
      Yuchen LIU, Sosuke KONDO, Hao YU, Kiyohiro YABUUCHI, Ryuta KASADA
    • 雑誌名

      Materials Transaction

      巻: 61 ページ: 955~962

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-MBW2019005

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Influence of HIP temperature on yttria dispersed copper alloys during in-situ fabrication process2020

    • 著者名/発表者名
      B. Ma, B. Huang, Y. Hishinuma, H. Noto and T. Muroga
    • 雑誌名

      The conference proceedings of PRICM’10 (Advanced Materials and processing)

      巻: 10 ページ: 626~632

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microstructure development and high tensile properties of He/H2 milled oxide dispersion strengthened copper2019

    • 著者名/発表者名
      Aghamiri S.M.S.、Oono N.、Ukai S.、Kasada R.、Noto H.、Hishinuma Y.、Muroga T.
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 783 ページ: 674~679

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2018.12.298

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recrystallization of cold rolled oxide dispersion strengthened copper during room temperature annealing2019

    • 著者名/発表者名
      Aghamiri S.M.S.、Ukai S.、Oono N.、Kasada R.、Noto H.、Hishinuma Y.、Muroga T.
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 798 ページ: 187~193

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2019.05.248

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ダイバータ用ODS-Cuの開発 (小特集 原型炉級核融合ダイバータおよび先進加速器コンポーネント開発に向けた共通課題と最新研究)2019

    • 著者名/発表者名
      大野 直子 , Aghamiri S.M.S , 鵜飼 重治 , 笠田 竜太 , 能登 裕之 , 菱沼 良光 , 室賀 健夫
    • 雑誌名

      プラズマ・核融合学会誌

      巻: 95 ページ: 370~373

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mechanochemical processing of Cu-Y2O3 alloy by MA-HIP for heat sink materials application2019

    • 著者名/発表者名
      Huang Bo、Hishinuma Yoshimitsu、Noto Hiroyuki、Muroga Takeo
    • 雑誌名

      Fusion Engineering and Design

      巻: 140 ページ: 33~40

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2019.01.133

    • 査読あり
  • [学会発表] Evaluation of Irradiation Hardening Behavior for ODS-Cu Based on Statistical Analysis of Micro-Pillar Compression Test2020

    • 著者名/発表者名
      Yuchen LIU, Sosuke KONDO, Hao YU, Kiyohiro YABUUCHI, Ryuta KASADA
    • 学会等名
      日本金属学会2020年春期大会
  • [学会発表] Effect of process control agents on characteristics of Cu-Y2O3 alloys synthesized by in-situ fabrication process2020

    • 著者名/発表者名
      馬 氷、菱沼 良光、能登 裕之、室賀 健夫
    • 学会等名
      日本金属学会2020年春期(第166回)講演大会
  • [学会発表] Japanese R&D on ODS-Cu for divertor application2019

    • 著者名/発表者名
      Ryuta Kasada, Hao Yu, Sosuke Kondo, Yuchen Liu, Mohamad Aghamiri, Naoko Oono, Shigeharu Ukai, Hiroyuki Noto, Yoshimitsu Hishinuma and Takeo Muroga
    • 学会等名
      19th International Conference on Fusion Reactor Materials
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Evaluation of irradiation hardening of ion-irradiated ODS-Cu Alloy using ultra-small testing technologies (USTT)2019

    • 著者名/発表者名
      Yuchen LIU, Sosuke KONDO, Hao YU, Kiyohiro YABUUCHI, Ryuta KASADA
    • 学会等名
      日本金属学会2019年秋期大会
  • [学会発表] Evaluation of ion irradiation effect on mechanical properties of ODS-Cu alloy using ultra-small testing technologies2019

    • 著者名/発表者名
      Yuchen LIU, Sosuke KONDO, Hao YU, Kiyohiro YABUUCHI, Ryuta KASADA
    • 学会等名
      19th International Conference on Fusion Reactor Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] MA-HIP焼結プロセスによる分散強化Cu-Y2O3合金におけるHIP温度の影響2019

    • 著者名/発表者名
      馬 氷、菱沼 良光、能登 裕之、室賀 健夫
    • 学会等名
      日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会
  • [学会発表] Influence of HIP temperature on yttria dispersed copper alloys during in-situ fabrication process2019

    • 著者名/発表者名
      B. Ma, B. Huang, Y. Hishinuma, H. Noto and T. Muroga
    • 学会等名
      10th Pacific Rim International Conference on Advanced Material and Processing (PRICM’10)
    • 国際学会
  • [学会発表] The size dependence of microstructure and hardness on the MA powders for the MA-HIP processed Cu-Y2O3 dispersion-strengthened alloys2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Hishinuma, B. Ma, Y. Shimada, H. Noto, R. Kasada, N. Oono, S. Ukai and T. Muroga
    • 学会等名
      19th International Conference on Fusion Reactor Materials (ICFRM)
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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