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ボイドスエリングの大幅低減を目指した高燃焼度炉心材料用ハイエントロピー合金の創製

创建用于高燃耗芯材料的高熵合金，旨在显着减少空洞膨胀

基本信息

批准号：
21K14559
负责人：
岡弘
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、照射によるボイドスエリング（体積膨張）を大幅に低減可能な新規粒子分散型ハイエントロピー合金（ODS-HEA）を創製することである。優れた耐照射特性を発現するためには、ナノサイズ粒子を微細、均一かつ高密度に分散させることが必要不可欠である。これまでの研究で、Cr,Fe,Mn,Niの単体元素粉末及びY2O3を遊星型ボールミルにてメカニカルアロイングし、放電プラズマ焼結（SPS）によって固化することにより、FCC単相の母相を有し、直径10～150 nmの微細な粒子が分散したODS-HEAを創製できることがわかった。また、ODS-HEAは第4世代炉の高燃焼度用炉心材料として使用することを目的とすることから、構造用金属材料として優れたな強度特性と十分な塑性変形性能（伸び）を有する材料の創製が前提となる。そこで、昨年度創製したODS-HEAの引張特性を調査した。その結果、ODS-HEAは1000MPaを超える引張強さ及び数%以上の破断伸びを有することがわかった。組織観察の結果より、ODS-HEAの優れた機械特性は、ナノサイズ粒子による分散強化及び結晶粒微細化強化に由来すると推察された。併せて、作製条件の差異が引張特性に及ぼす影響を調査するため、MA条件（MA雰囲気、ボール粉末重量比、MA停止時間有無）、SPS条件（焼結温度、保持圧力）、試料組成（Ti添加有無）の影響を調査した。その結果、SPS焼結温度が引張特性及び微細組織に大きく影響することが明らかとなった。

The purpose of this study is to create a new particle dispersion type alloy (ODS-HEA) that greatly reduces the possibility of irradiation. To achieve excellent radiation resistance, it is necessary to disperse the nano-particles in fine, uniform and high density. In this study, Cr,Fe,Mn,Ni and Y2O3 were used as the primary and secondary components for the preparation of ODS-HEA. The primary and secondary components of the FCC phase were dispersed into fine particles with diameters of 10~150 nm. ODS-HEA is the fourth generation furnace core material with high combustion degree. It is used for various purposes. It is the prerequisite for the creation of materials with excellent strength characteristics and very plastic deformation properties. Investigation on the tensile characteristics of ODS-HEA, which was created last year. As a result, ODS-HEA has a tensile strength of 1000MPa and a fracture elongation of more than several %. The results of the microstructure examination showed that the mechanical properties of ODS-HEA were excellent, and the reasons for the dispersion and refinement of particles were investigated. The influence of MA conditions (MA temperature, powder weight ratio, MA stop time), SPS conditions (sintering temperature, holding pressure) and sample composition (Ti addition) on tensile characteristics and tensile properties was investigated. The results show that SPS sintering temperature has great influence on tensile characteristics and microstructure.