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2021 年度 実績報告書

超微小試験技術による照射脆化のミッシングリンク解明

研究課題

研究課題/領域番号 19H02643
研究機関東北大学

研究代表者

笠田 竜太  東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20335227)

研究分担者 近藤 創介  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10563984)
余 浩  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (10825871)
福元 謙一  福井大学, 附属国際原子力工学研究所, 教授 (30261506)
安堂 正己  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所核融合研究所 核融合炉材料研究開発部, 主幹研究員 (30370349)
松川 義孝  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (70566356)
藪内 聖皓  京都大学, エネルギー理工学研究所, 助教 (70633460)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード超微小試験技術 / 圧力容器鋼 / 低放射化フェライト鋼 / ナノインデンテーション / マイクロピラー圧縮試験 / 照射硬化 / 界面 / 析出物
研究実績の概要

本研究では、ナノインデンテーション法やマイクロピラー圧縮試験等の超微小試験技術を駆使して、照射脆化に関わる微細組織要素の材料強度特性・変形・破壊の不均一性やスケール性の影響を直接的に明らかにすることを目的としている。最終年度である2021年度においては、多くの成果を論文として出版することができた。X. Wu et al., Mater. Sic & Eng. A 826 (2021) 141995では、ダブルノッチマイクロピラーせん断圧縮試験により、Wと鉄鋼材料の爆接界面強度のサイズ依存性を明らかにし、アンカー効果によらない界面の化学結合に起因すると考えられるIntrinsicな強度特性を求めることができた。また、H. Yu et al., Nucl. Mater. & Energy 29 (2021) 101102ではODS鋼の予備酸化被膜に対するイオン照射を実施し、精密なナノインデンテーション試験を行うことによって、強度特性が変化することを明らかにした。Y. Zheng et al., J. Nucl. Sci & Tech. では、電子線照射した原子炉圧力容器鋼を対象としてマイクロピラー圧縮試験法によって得られた降伏応力のピラーサイズ依存性を明らかにするとともに、ナノインデンテーション硬さの統計的性質が照射によって変化することを明らかにした。D. Geng et al., Sci. Rep. 12 (2022) 6391では、ナノインデンテーション試験のゼロ点補正法を提案し、本研究全体における超微小試験技術の高精度化を果たした。更に、脆性破壊起点となりうるM23C6析出物の強度特性・変形・破壊挙動を明らかにした結果は学会発表され優秀発表賞を受賞した。イオン照射法を用いた照射影響についても評価され、M23C6の強度特性が変化することを明らかにしている。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (6件) (うちオープンアクセス 3件、 査読あり 5件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Effects of zirconium addition on the material properties and microstructure of ODS-Cu alloys2022

    • 著者名/発表者名
      Gao Zimo、Yu Hao、Geng Diancheng、Liu Yuchen、Kondo Sosuke、Okuno Yasuki、Kasada Ryuta
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 899 ページ: 163328~163328

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2021.163328

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Practical method to determine the effective zero-point of indentation depth for continuous stiffness measurement nanoindentation test with Berkovich tip2022

    • 著者名/発表者名
      Geng Diancheng、Yu Hao、Okuno Yasuki、Kondo Sosuke、Kasada Ryuta
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 ページ: 6391

    • DOI

      10.1038/s41598-022-10490-8

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluating the irradiation hardening of reactor pressure vessel steels by nanoindentation hardness test and micropillar compression test2022

    • 著者名/発表者名
      Yuyang Zheng, Diancheng Geng, Hao Yu, Sosuke Kondo, Akihiko Kimura, Hideki Yuya, Ryuta Kasada
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Science and Technology

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1080/00223131.2022.2067258.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 複合ビーム材料照射装置 DuET を用いた核融合炉材料研究と関連材料研究の展開2021

    • 著者名/発表者名
      藪内 聖皓,近藤 創介,檜木 達也,笠田 竜太
    • 雑誌名

      Journal of Plasma Fusion Research

      巻: 97 ページ: 403-418

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bonding strength evaluation of explosive welding joint of tungsten to ferritic steel using ultra-small testing technologies2021

    • 著者名/発表者名
      Wu Xiangyu、Kondo Sosuke、Yu Hao、Okuno Yasuki、Ando Masami、Kurotaki Hironori、Tanaka Shigeru、Hokamoto Kazuyuki、Ochiai Ryosuke、Konishi Satoshi、Kasada Ryuta
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: A

      巻: 826 ページ: 141995~141995

    • DOI

      10.1016/j.msea.2021.141995

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Radiation tolerance of alumina scale formed on FeCrAl ODS ferritic alloy2021

    • 著者名/発表者名
      Yu Hao、Wang Haoran、Kondo Sosuke、Okuno Yasuki、Kasada Ryuta、Oono-Hori Naoko、Ukai Shigeharu
    • 雑誌名

      Nuclear Materials and Energy

      巻: 29 ページ: 101102~101102

    • DOI

      10.1016/j.nme.2021.101102

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 連続剛性測定法を用いたナノインデンテーション試験におけるゼロ点補正法の最適化2022

    • 著者名/発表者名
      耿 殿程、余 浩、奥野 泰希、近藤 創介、笠田 竜太
    • 学会等名
      日本金属学会2022年春期大会
  • [学会発表] Determining the mechanical properties of VPS W coated F82H bonding interface using micro-cantilever bending and double-notch shearing2022

    • 著者名/発表者名
      WU XIANGYU、笠田 竜太、近藤 創介、余 浩、奥野 泰希
    • 学会等名
      日本金属学会2022年春期大会
  • [学会発表] Cr23C6の強度特性に及ぼすホウ素置換の影響2021

    • 著者名/発表者名
      Noaomi Mizumoto, Yoshitaka Matsukawa, Hao Yu, Sosuke Kondo, Ryuta Kasada
    • 学会等名
      2021年度日本金属学会No.82「微小領域の力学特製評価とマルチスケールモデリング」
    • 招待講演
  • [学会発表] Comparative evaluation of bonding strength of vacuum plasma spraying/explosive welding W-F82H using ultra-small double-notch shear compression test2021

    • 著者名/発表者名
      WU XIANGYU、KASADA RYUTA、KONDO SOSUKE、YU HAO、OKUNO YASUKI
    • 学会等名
      The 30th International Toki Conference on Plasma and Fusion Research
    • 国際学会
  • [学会発表] 複合ビーム材料照射装置DuETを用いた核融合炉材料研究の展開2021

    • 著者名/発表者名
      笠田竜太、近藤創介、藪内聖皓、檜木達也
    • 学会等名
      第38回プラズマ・核融合学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] Bonding strength evaluation of VPS-tungsten coated F82H using ultrasmall double notch shear compression testing2021

    • 著者名/発表者名
      Wu Xiangyu, S.Kondo, H. Yu, Y. Okuno, R. Kasada
    • 学会等名
      第38回プラズマ・核融合学会年会
  • [学会発表] Development of ODS-Cu to overcome the trade-off issue between thermal conductivity and mechanical strength2021

    • 著者名/発表者名
      Ryuta Kasada
    • 学会等名
      20th International Conderence on Fusion Reactor Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] Dissimilar bonding strength measurement of tungsten-coated ferritic steels using ultra-small double-notch shear compression test2021

    • 著者名/発表者名
      WU XIANGYU、KASADA RYUTA、KONDO SOSUKE、YU HAO、OKUNO YASUKI
    • 学会等名
      20th International Conderence on Fusion Reactor Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of B substitution on the chemical bonding state of Cr23C6 investigated by SXES and DFT calculation2021

    • 著者名/発表者名
      Noaomi Mizumoto, Yoshitaka Matsukawa, Hao Yu, Sosuke Kondo, Ryuta Kasada
    • 学会等名
      20th International Conderence on Fusion Reactor Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of micro-scale strength and deformation in ion- irradiated RAFM steel F82H using micro-pillar compression test2021

    • 著者名/発表者名
      Dianchen Geng, Hao Yu, Sosuke Kondo, Masami Ando, Takashi Nozawa, Ryuta Kasada
    • 学会等名
      20th International Conderence on Fusion Reactor Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] Cr23C6の強度特性に及ぼすホウ素置換の影響2021

    • 著者名/発表者名
      水元 希、近藤 創介、松川 義孝、余 浩、笠田 竜太
    • 学会等名
      日本金属学会2021年秋期大会
  • [学会発表] M23C6単結晶の強度特性に及ぼすMの化学組成の影響2021

    • 著者名/発表者名
      松戸 玲菜、笠田 竜太、水元 希、耿 殿程
    • 学会等名
      日本金属学会2021年秋期大会
  • [学会発表] On the correlation of Vickers hardness and nanoindentation hardness in Fe-Cr alloys2021

    • 著者名/発表者名
      Geng Diancheng、Hao Yu、Okuno Yasuki、Kondo Sosuke、Kasada Ryuta
    • 学会等名
      日本金属学会2021年秋期大会

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公開日: 2022-12-28  

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