| 研究課題/領域番号 |
18H01196
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
野上 修平 東北大学, 工学研究科, 准教授 (00431528)
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| 研究分担者 |
能登 裕之 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (50733739)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | タングステン / 複合材料 / 延性 / 耐酸化性 / 再結晶 |
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| 研究実績の概要 |
核融合炉ダイバータで使用されるタングステン（W）は、室温から数百度までで生ずる低温脆性と再結晶後の機械特性の劣化、事故時の酸化による放射化Wダストの炉内飛散が課題として指摘されている。本研究では、申請者がこれまで開発した、①延性脆性遷移温度が従来材に比べ低く、再結晶温度が高い、結晶粒微細化W合金と、②室温延性は有するものの、再結晶温度が従来材に比べ低いWフォイルラミネートの利点を融合し、さらに、クロム（Cr）添加などにより耐酸化性を付与することで前述の課題を克服した、耐酸化性結晶粒微細化W合金ラミネートの開発を目的とする。
2020年度は、2019年度までに製作した耐酸化性の向上が示されたKW-Cr-Y系材料（カリウムドープタングステン（KW）、KWにCrを5%ないし10%添加したKW-5%CrおよびKW-10%Cr、KW-10%Crにイットリウム（Y）を添加したKW-10%Cr-0.5%Y）について、①Cr添加による耐酸化性向上のメカニズムと②延性改善の可能性について検討するとともに、③高硬度かつ低延性の材料を基材とした延性を有するタングステンラミネートの実現可能性についての検討を実施した。①については、KWとKW-5%Crについて、酸化試験体の外観および内部の詳細観察や元素分析などにより、800～1000℃における酸化のメカニズムについて明らかにし、Cr添加の効果を見出した。②については、高融点金属合金などの知見を基に検討を進めたが、新型コロナウィルスの影響もあり、実際の検証は実施できなかった。③については、単体では室温で延性を有さないKWを用いてラミネートを製作し、シャルピー衝撃試験を実施した。その結果、接合温度と中間材を調整することにより、延性脆性遷移温度（DBTT）が100℃以上低減できることが明らかになった。
以上、研究は概ね順調に進み、成果が得られたと考える。
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| 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
KW-Cr-Y系材料の延性改善の可能性についての検討や具体的な評価が、新型コロナウィルスの影響により若干遅れているものの、その他の課題については計画以上の進捗や成果があったため、現在までの進捗状況としてはおおむね順調に進展していると判断された。
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| 今後の研究の推進方策 |
2021年度は、2020年度に引き続き、耐酸化性の向上が示されたKW-Cr-Y系材料について、①耐酸化性向上のメカニズム検討、②延性改善の可能性の検討とともに、③高硬度かつ低延性の材料を基材とした延性を有するタングステンラミネートの実現可能性についての検討を進める。①については、2020年度に評価したKWとKW-5%Crに加え、KW-10%Cついても同様に評価し、酸化のメカニズムとCrの添加効果について明らかにする。②については、2020年度は新型コロナウィルスの影響もあり詳細な検討や検証には至らなかったため、2021年度も継続して検討を進める。③については、2020年度の成果を基に、系統的な条件調整により種々のラミネートを製作し、高硬度かつ低延性の材料を基材とした延性を有するタングステンラミネートの製作指針を見出す予定である。これを実現させることにより、これまで開発したKW-Cr-Y系材料を用いた延性を有するラミネート材料が実現し、本研究の目的を当初とは異なるアプローチにより達成できるものと考えられる。
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