| 研究課題/領域番号 |
18K04785
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
諸岡 聡 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究副主幹 (10534422)
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| 研究分担者 |
宮本 吾郎 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (60451621)
城 鮎美 (瀬ノ内鮎美) 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 放射光科学研究センター, 主任研究員(定常) (60707446)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 窒化 / 浸炭 / 応力 / オーステナイト / X線応力測定 / 放射光X線回折測定 / 中性子回折測定 / その場測定 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、物質拡散による応力形成プロセスのその場観測技術の開発と、その応力形成メカニズムの解明を進めることである。本研究実施計画は、①表面改質処理を施した金属材料の試作、②応力定数の実験的検証、③表面改質処理プロセス中放射光その場観測による応力形成メカニズムの解明である。項目①では、Thermo-calcを用いて最適な窒化処理条件を推定し、オーステナイト系ステンレス鋼に複数の窒化処理を施した。その結果、低温で窒化物のない純粋な窒化層を得るための条件として、加熱温度1173K、窒素濃度100%、加熱時間2．5hであることが分かった。したがって、上述の条件であれば、窒素がオーステナイトに固溶することによる応力変化を観察することが可能となる。項目②では、放射光X線・中性子回折による引張変形その場測定を実施した。その結果、材料表面の窒化層と内部の基地層、それぞれのX線的弾性定数の決定に成功した。さらに、ラボX線応力測定装置を用いて、結果の妥当性を検証し、良い傾向の一致を示した。したがって、窒化したオーステナイト層の応力定数の算出に成功した。2020年度に実施した項目③では、過去２年間、蓄積したデータ及び条件を基に、「表面改質処理プロセス中放射光その場観測」を実施した。本実験は大型放射光施設SPring-8のBL22XU及びBL08Wに、本予算で購入した真空・ガス置換熱処理装置を設置して、表面改質処理プロセス中のマクロおよびミクロ応力の経時変化を追跡した。その結果、窒素の有無による熱処理によってオーステナイトの格子定数の変化に大きな相違は見られた。すなわち、この相違が表面改質処理プロセス中に生じる窒素の固溶による応力形成挙動に相当する。したがって、項目①、②、③を通して、物質拡散による応力形成プロセスのその場観測技術の開発と、その応力形成メカニズムの解明を進めることに成功した。
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