事故耐性Fe-Cr-Al合金における高Cr脆化相の照射下シミュレーション技術開発

R4年度は、CrとAlの濃度を変化させた14種類のFeCrAl合金を作製し、中性子照射データが存在する350℃でFeイオン照射を行った。損傷速度の高いイオン照射から損傷速度の低い中性子照射条件下でのCrリッチ析出物（α′相）の形成挙動を合理的に予測するために、1桁ずつ異なる3水準での損傷速度での照射実験を行い、α′相の形成状態を3次元アトムプローブ（3DAP）により調べた。熱時効実験による従来研究での報告と同様、Cr濃度の高いFeCrAl合金においてCrリッチクラスターが観察された。その一方で、Al濃度が高いFeCrAl合金ではCrリッチクラスターの形成がほとんど観察されないことが分かった。また、観察されたCrリッチクラスターは、熱時効実験で形成するα′相と比べて非常に低いCr濃度領域からなることが明らかになった。現在、詳細な分析を進めているところである。また、イオン照射との比較のための14種類のFeCrAl合金に対して、350℃で50時間の熱時効試験を実施した。ビッカース硬さ試験により、時効前後での硬さ変化を評価した。熱時効前のデータを重回帰分析することで、Alによる固溶強化がCrの約3倍であることを明らかにするとともに、Cr濃度の高いFeCrAl合金では熱時効によって硬さが有意に増加することが分かった。また、α′相の析出過程の照射影響を調べるため、これまでに開発・実装した擬スペクトル法による2次元フェーズフィールド計算モデルを3次元モデルに拡張し、実験データとの比較により妥当性を確認した。FeCr合金系からFeCrAl合金系に拡張中である。これと並行して、シミュレーションの妥当性検証に資する実験データを文献から収集し、15個程度の変数についてサンプルサイズ900程度のデータベースを構築した。

R4年度は、CrとAlの濃度を変化させた14種類のFeCrAl合金を作製し、中性子照射データが存在する350℃でFeイオン照射を行った。損傷速度の高いイオン照射から損傷速度の低い中性子照射条件下でのCrリッチ析出物（α′相）の形成挙動を合理的に予測するために、1桁ずつ異なる3水準での損傷速度での照射実験を行い、α′相の形成状態を3次元アトムプローブ（3DAP）により調べた。熱時効実験による従来研究での報告と同様、Cr濃度の高いFeCrAl合金においてCrリッチクラスターが観察された。その一方で、Al濃度が高いFeCrAl合金ではCrリッチクラスターの形成がほとんど観察されないことが分かった。また、観察されたCrリッチクラスターは、熱時効実験で形成するα′相と比べて非常に低いCr濃度領域からなることが明らかになった。現在、詳細な分析を進めているところである。また、イオン照射との比較のための14種類のFeCrAl合金に対して、350℃で50時間の熱時効試験を実施した。ビッカース硬さ試験により、時効前後での硬さ変化を評価した。熱時効前のデータを重回帰分析することで、Alによる固溶強化がCrの約3倍であることを明らかにするとともに、Cr濃度の高いFeCrAl合金では熱時効によって硬さが有意に増加することが分かった。また、α′相の析出過程の照射影響を調べるため、これまでに開発・実装した擬スペクトル法による2次元フェーズフィールド計算モデルを3次元モデルに拡張し、実験データとの比較により妥当性を確認した。FeCr合金系からFeCrAl合金系に拡張中である。これと並行して、シミュレーションの妥当性検証に資する実験データを文献から収集し、15個程度の変数についてサンプルサイズ900程度のデータベースを構築した。