タングステン合金の照射誘起高靭性化に資する組織形成機構の解明

阐明有助于钨合金辐照诱导韧性的结构形成机制

• 批准号: 21K03505
• 负责人: 宮澤 健
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency (2022)Tohoku University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03505/
• 关键词: 核融合ダイバータ; タングステン; 二元合金; 照射損傷; 微細組織; 照射硬化量; 高融点金属材料; 照射誘起析出; ナノクラスター

中性子照射環境下においては、熱中性子によってW中に固体核変換元素としてReとTaが生成することで、機械特性が変化する。そこで、Wの固体核変換元素の生成量に寄与する熱中性子遮蔽の有り、無しの環境にて中性子照射された純WとW合金における微細粒層状組織の熱的安定性、照射欠陥集合体と核変換生成物によるナノクラスター形成を評価することで、照射誘起高靭性化に関する材料強化メカニズムを明らかにすることを目的としている。2022年度では、中性子照射による固体核変換元素の生成を排除して添加元素の影響を評価するために加速器によるプロトン照射と自己(W)イオン照射を用いて、ReとTaのいずれかを添加した二元W合金の照射損傷による微細組織発達に関する研究を学術雑誌に論文投稿し、受理された。また2022年度では、HFIR-19Jの熱中性子遮蔽化キャプセル内で中性子照射したW合金の照射硬化量と電気抵抗率を評価した。Re量の増加に伴って電気抵抗率は増加することが分かっている。HFIR-19Jの熱中性子遮蔽キャプセルにおいて核変換で生成する Reは 1%以下と推定されていたが、電気抵抗率測定でもほぼその程度の Re 量であることが示唆された。照射硬化量は照射温度によって顕著に変化した。1100℃照射では、照射前の組織の回復・再結晶の一方で照射欠陥集合体の形成も起こっていることが示唆された。2023年度が最終年度であるが、研究代表者が転職して業務内容が変更したことに伴い、本研究課題の補助事業を廃止することに至った。そのため、当初計画していた中性子照射材の微細粒層状組織の熱的安定性やナノクラスター形成の評価項目は実施できなかった。

在中子辐照环境中，当RE和TA通过热中子在W中作为固体核传感器产生时，机械性能会发生变化。因此，目的是通过评估无环境中中子在中子中辐照的纯W和W合金中细粒层层状结构的热稳定性以及由于辐照缺陷组件和核能传输产物而导致的纳米浮游器的形成，来澄清辐射诱导的高韧性的材料增强机制。在2022年，通过使用加速器和自我（W）离子辐照来评估添加剂元素的效果的质子辐照，将一篇论文提交给学术期刊，以研究带有RE或TA的二进制W合金的辐照损伤，研究微观结构的发展，并被接受。此外，在2022财年中，评估了HFIR-19J的热中子屏蔽帽辐照的W合金的辐照硬化和电阻率的量。已经发现，随着RE的增加，电阻率会增加。 HFIR-19J的热中子屏蔽盖核转导产生的重复量估计低于1％，但电阻率测量表明RE的量大约是该水平。随着辐照温度的辐射量固定量显着变化。有人提出，在1100°C下的辐射会在辐照前引起组织恢复和重结晶，同时也发生了辐照缺陷组件的形成。尽管最后一年是2023年，但研究人员换了工作并改变了他的工作内容，并废除了该研究主题的补贴。因此，不可能实现最初计划的评估项目，用于中子辐照材料和纳米簇形成的细粒层状结构的热稳定性。

项目成果

プロトン照射と自己イオン照射によるタングステン合金の微細組織発達

质子辐照和自离子辐照钨合金显微组织发育

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮澤 健，菊池 裕太，安堂 正己，兪 周炫，藪内聖皓，野澤 貴史，谷川 博康，野上 修平，長谷川 晃

プロトン照射と自己イオン照射によるタングステン二元合金の微細組織発達

质子辐照和自离子辐照二元钨合金显微组织发育

Effects of microstructural anisotropy and helium implantation on tensile properties of powder-metallurgy processed tungsten plates

微观结构各向异性和氦注入对粉末冶金加工钨板拉伸性能的影响

• DOI: 10.1016/j.nme.2022.101122
• 发表时间: 2022
• 期刊: Nuclear Materials and Energy
• 影响因子: 2.6
• 作者: Miyazawa Takeshi;Matsui Kento;Hasegawa Akira
• 通讯作者: Hasegawa Akira

Microstructural evolution in tungsten binary alloys under proton and self-ion irradiations at 800 °C

• DOI: 10.1016/j.jnucmat.2023.154239
• 发表时间: 2023-03
• 期刊: Journal of Nuclear Materials
• 影响因子: 3.1
• 作者: T. Miyazawa;Y. Kikuchi;M. Ando;Ju-Hyeon Yu;K. Yabuuchi;T. Nozawa;H. Tanigawa;S. Nogami;A. Hasegawa

Effects of Microstructural Anisotropy and Helium Implantation on Tensile Properties of Powder-Metallurgical-Processed Tungsten Plates

微观结构各向异性和氦注入对粉末冶金加工钨板拉伸性能的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: Takeshi Miyazawa;Kento Matsui;Akira Hasegawa
• 通讯作者: Akira Hasegawa