| 研究概要 |
次世代核燃料再処理施設用の高耐食Nb-5%W合金とステンレス鋼SUS304ULCの異材接合性を明らかにすることを目的として,直接接合およびTaインサート材を用いた固相拡散接合の接合界面組織を解析するとともに,接合継手の機械的特性を評価した.
Nb-5%WとSUS304ULCの固相拡散接合は,接合温度1173〜1473K×保持時間0.9〜9ksにて実施した.Taインサート材を用いたNb-5%WとSUS304ULCの固相拡散接合では,Nb-5%WとTaを1573K×144ksで接合したのち,1173〜1473K×3.6ksにてSUS304ULCとの接合を実施した.
Nb-5%W/SUS304ULC固相拡散接合界面の微細組織を調査したところ,いずれの接合条件においても接合界面において反応層の生成が認められた.EPMAおよびX線回折により反応層中の生成相を調査した結果,反応層はいずれも二層からなり,SUS304ULC側の領域IではFe_2Nb, Nb-5%W側の領域IIではFeNbおよびFe_7Nb_6が確認された.反応層の成長は放物線則に従い,接合条件が高温長時間になるに伴い反応層厚が大きくなることを確認した.反応層厚と接合継手の引張強さの関係を調査した結果,本実験条件範囲では接合強さは反応層厚に大きく依存しないが,反応層厚が8μm程度において接合強さが最大となり約200MPaを示した.
Nb-5%W/Ta/SUS304ULC固相拡散接合継手では,Nb-5%W/Ta界面ではわずかな相互拡散層は存在するものの明確な反応層は認められなかった.しかしながら,Ta/SUS304ULC界面ではTaFe_2とTaCr_2を主成分とする反応層が確認された.Nb-5%W/Ta/SUS304ULC接合継手の引張強さは最大で250MPa程度となり,Ta/SUS304ULC界面において破断した.
|
