低放射化バナジウム合金の高温強度向上と低温照射脆化抑制の両立

实现低活化钒合金的高温强度提高和低温辐照脆化抑制

• 批准号: 15K18308
• 负责人: 宮澤 健
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: National Institute for Fusion Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15K18308/
• 关键词: 核融合炉; 低放射化材料; 材料強度; 照射損傷; バナジウム合金

低放射化バナジウム合金V-4Cr-4Tiの高温強度向上と低温照射脆化抑制の両立を図るため、微量Y添加と高Cr化を組み合わせたV-(6, 10)Cr-4Ti-0.15Yを試作した。高温強度と低温脆性を評価するためにそれぞれ高温引張試験とシャルピー衝撃試験を実施した。その結果、V-10Cr-4Ti-0.15YはV-4Cr-4Tiと同程度の高温強度を有し、過去のV-10Cr-4Tiと比較して良好な低温衝撃特性を示した。高Cr化による固溶強化によって微量Y添加による高温強度の低下を補うことができると示唆された。V-10Cr-4Ti-0.15Yの加工プロセスでは中間焼鈍処理が必要になったことから、Y添加合金においても高Cr化により圧延加工性は劣化する。圧延加工性を損ねること無くVを強化する方法としてTa添加に着目した。V-4Cr-4Tiは優れた低温脆性を有することから、最適な合金組成として位置付けられている。そこで、低温脆性を損ねることが無い許容範囲内において、Vの合金成分の一部をTaで置換することで、V-4Cr-4Tiの更なる高温高強度化を試みることを目的とした。アーク溶解炉にて(V,Ta)-4Cr-4Tiを試作した。溶解後のインゴットは冷間圧延が可能であったことから、Ta置換は加工性を損ねること無く、V-4Cr-4Tiを強化できると言える。引張試験の結果から、室温及び高温においてTa量を増やすに従い、強度は上昇する傾向がある。しかしながら、Taを15at%置換した(V85,Ta15)-4Cr-4Tiは室温での伸びが著しく低下した。微細組織観察から、(V92,Ta8)-4Cr-4TiではV-4Cr-4Ti合金と類似した析出物が観察されたが、(V85,Ta15)-4Cr-4Tiでは析出物が非常に多く、組織一面に観察された。これらの多量な析出物が延性を低下させた原因であると考えられる。また、過度な材料強化は低温脆化を促進させるため、今後はシャルピー衝撃特性とクリープ特性を評価することで、最適なTa量を求める必要がある。

Low radioactivity alloy V-4Cr-4Ti high temperature strength upward, low temperature irradiation embrittlement inhibition of the formation of high Cr, trace Y addition, V-(6, 10)Cr-4Ti-0.15Y test. High temperature strength, low temperature brittleness, etc. The results show that V-10Cr-4Ti-0.15Y has the same high temperature strength as V-4Cr-4Ti, while V-10Cr-4Ti has good low temperature impact characteristics in the past. High Cr content solution strengthening, trace Y addition, high temperature strength reduction, high temperature strength enhancement, high temperature enhancement, high temperature enhancement, high V-10Cr-4Ti-0.15Y alloy is processed by intermediate burn-off treatment, Y addition alloy, high Cr treatment, and poor ductility. The method of improving the workability of the machine V-4Cr-4Ti alloy has excellent low temperature brittleness and optimum alloy composition. The alloy composition of V-4Cr-4Ti is partially replaced by Ta in the range of allowable tolerance. (V,Ta)-4Cr-4Ti is tried in a dissolution furnace. After dissolution, it is possible to change the temperature of the alloy, Ta substitution, and workability. The results of tensile tests show a tendency to increase in Ta content at room temperature and high temperature. (V85,Ta15)-4Cr-4Ti is low at room temperature. Microstructures such as (V92,Ta8)-4Cr-4Ti alloy,(V85,Ta15)-4Cr-4Ti alloy and similar precipitates were observed. The reason for the low ductility of the precipitate is that To enhance the low temperature embrittlement of excessive materials, it is necessary to evaluate the impact characteristics and the optimum Ta content in the future.