照射誘起延性向上を活用したタングステンの照射脆化の改善

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13308022
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 栗下 裕明 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (50112298)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 瀧田 朋広 株式会社アライドマテリアル, 研究員 ; 湯蓋 邦夫 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (00302208) ; 平岡 裕 岡山理科大学, 理学研究科, 教授 (70228774)
• Keywords: タングステン / 照射脆化 / メカニカルアロイング / 微細結晶粒・粒子分散 / Mo_2C / WC / 析出 / 燒結

Research Abstract

タングステンの照射脆化を改善するためには微細結晶粒・粒子分散組織が最も有効であることから、メカニカルアロイング(MA)法を用いて微細結晶粒・粒子分散組織をもつW-0.3TiC合金を試作し、その衝撃3点曲げ特性を評価した。その結果、MAで用いる容器・ボール(WC/Co製)から混入するWCは微量であっても衝撃特性に大きな影響を及ぼすことが判明した。MA法を使用する眼り、容器・ボールから混入する不純物の量を無視できるレベルに抑制することは至難であるので、不純物WCの影響を低減する方法を検討した。そして、WCより生成自由エネルギーが低く熱的に安定であり、かつ靭性に優れるMo_2Cを優先的に析山させる方法を考え、出発原料粉末(W-0.3TiC)にMoを添加して、MA処理粉末の性格・構造とその燒結に伴う組織の発達過程を透過電子顕微鏡により調べた。その結果、MA処理によりWとMo粉末は結晶粒径が20nmと微細化されるのに対し、TiC粉末は結晶粒径が約100nmとあまり微細化されなかった。しかし、1250℃(0.41Tm)という0.5Tmよりかなり低い温度での真空加圧燒結により、粗大なTiCは分解し、代わりに平均粒径約10nmの極めて微細な粒子が析出すること、また1850℃での燒結により、Mo_2Cが生成することが見出された。また、1250℃と1850℃で2段階の燒結を行うことは、結晶粒微細化のために極めて有効であることが確認された。さらに、1250℃での相対耐密度は93%に達し、MA粉末は極めて燒結性に富むことが判明した。現在、Mo濃度が0.6、1.2、2.4wt%のW合金を試作し、2段階燒結時の組織発達に及ぼすMo濃度の効果を調査するとともに、遊星型ボールミルの限界を克服するための新しいボールミル法について検討を進めている。