低放射化ODS鋼における耐Swelling性のナノ・メゾ組織定量化モデルの構築

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25289338
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 木村 晃彦 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (90195355)
• 研究分担者: 橋冨 興宣 京都大学, エネルギー理工学研究所, その他 (80506858) ; 大村 高正 京都大学, エネルギー理工学研究所, その他 (30506861)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: ODS鋼 / 耐照射性 / ナノ粒子構造解析

研究実績の概要

本研究では，酸化物分散強化鋼における優れた耐スウェリング性の発現機構の解明のため、酸化物粒子の分散形態に及ぼすZr添加効果に着目し、FeCrAl-ODS鋼におけるZr添加効果について調べ、以下の知見が得られた．
まず、酸化物粒子のサイズ分布および数密度は，Zr添加依存性を示していることがわかった. Zr添加量が増えるにつれ微細化・高密度化になることが明らかになったが，Tiの添加量も考える必要があることが判明した．次に、抽出残渣後のXRD結果，STEM-EDSによる酸化物粒子の組成分析結果および状態図から，酸化物粒子の全てはY-Zr-Ti系で欠陥蛍石構造を取ることが明らかになった．高分解能電子顕微鏡観察により、酸化物粒子と母相の方位関係はcube-on-cube関係およびcube-on-edge関係をとっていることがわかり，高分解能像のモアレ縞と界面のmisfit転位との関係を明らかにした．さらに、界面構造解析より，cube-on-edge関係を取る酸化物粒子は，母相との界面にmisfit転位を持ち，母相が歪むことで整合性を保とうとしていることが観察により明らかになった．
以上、Zrを添加することで，Y-Zr系酸化物が析出し，これまでに確認されていたY-Ti系の酸化物と比べると，酸化物粒子自体の耐照射を向上できる可能性が考えられる．さらに重要な因子として、FeCrAl-ODS鋼中の酸化物粒子を微細化するにはZrとTi添加が有効であることを明らかにした．最後に、Zr添加FeCrAl-ODS鋼中の酸化物粒子のエンブリオをY-Zr-Tiとし，析出時から成長まで組成を維持しようとする仮説のもとで，酸化物粒子の析出モデルを考察した．

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Age-hardening susceptibility of high-Cr ODS ferritic steels and SUS430 ferritic steel (2015)
  • 著者名/発表者名: Dongsheng Chen, Akihiko Kimura, Wentuo Han, Hwanil Je
  • 雑誌名: Fusion Eng. Des. 巻: 98-99 ページ: 1945-1949
  • DOI: 10.1016/j.fusengdes.2015.05.078
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of recrystallization on ion-irradiation hardening and microstructural changes in 15Cr-ODS steel (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoosung Ha, Akihiko Kimura
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 巻: 365 ページ: 313-318
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2015.07.076
  • 査読あり
• [学会発表] ODS Steels：Recent Progress and Justification for Significant In-vessel Applications (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Kimura, W.T. Han, H.I. Je, Y.S. Ha, R. Kasada, K. Yabuuchi, T. Takayama, D.S. Chen, , S. Ukai, A. Hasegawa, G.R. Odette, T. Yamamoto, T.S. Byun, D.T. Hoelzer, S.A. Maloy, F.A. Garner, A. Moeslang, Y. de Carlan, R. Sergey, T.K. Kim, S.H. Noh
  • 学会等名: 17th International Conference on Fusion Reactor Materials (ICFRM-17)
  • 発表場所: Eurogress Aachen, Germany
  • 年月日: 2015-10-13 – 2015-10-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The Factor Controlling of Mechanical Properties in Recrystallized ODS Ferritic Steels (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Ha, K. Yabuuchi, A. Kimura
  • 学会等名: 17th International Conference on Fusion Reactor Materials (ICFRM-17)
  • 発表場所: Eurogress Aachen, Germany
  • 年月日: 2015-10-13 – 2015-10-13
  • 国際学会
• [学会発表] Characterization of the Oxide Particles in the Al-Zr Added 15Cr ODS Steels (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Takayama, K. Yabuuchi, A. Kimura
  • 学会等名: 17th International Conference on Fusion Reactor Materials (ICFRM-17)
  • 発表場所: Eurogress Aachen, Germany
  • 年月日: 2015-10-13 – 2015-10-13
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of Zirconium and Carbon on Mechanical Properties of ODS Ferritic Steels (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Chen, W. Han, Y. Ha, K. Yabuuchi, A. Kimura
  • 学会等名: 17th International Conference on Fusion Reactor Materials (ICFRM-17)
  • 発表場所: Eurogress Aachen, Germany
  • 年月日: 2015-10-12 – 2015-10-12
  • 国際学会
• [学会発表] Design of New High-Cr Ferritic ODS Alloys for Energy Generation Systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Kimura
  • 学会等名: EUROMAT2015
  • 発表場所: Warsaw University of Technology, Poland
  • 年月日: 2015-09-23 – 2015-09-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Effect of Al and Cr concentrations on age hardening of ODS ferritic steels (2015)
  • 著者名/発表者名: 韓 文妥, 藪内聖皓, 木村晃彦, 鵜飼重治, 皆藤威二, 鳥丸忠彦, 林 重成
  • 学会等名: 日本金属学会2015年秋季講演大会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2015-09-17 – 2015-09-17
• [学会発表] Al-Zr添加15Cr-ODS鋼中に形成した酸化物粒子/母相界面の構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高山拓也, 藪内聖皓, 木村晃彦
  • 学会等名: 日本金属学会2015年秋季講演大会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2015-09-17 – 2015-09-17
• [学会発表] Materials Innovation for Nuclear Energy - Super ODS Steels R&D (2015)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Kimura
  • 学会等名: 12th International Conference on the Mechanical Behavior of Materials (ICM12)
  • 発表場所: Karlsruhe Convention Center, Germany
  • 年月日: 2015-05-13 – 2015-05-13
  • 国際学会 / 招待講演