低放射化バナジウム合金における希土類酸化物制御による耐食性被膜の高性能化

本研究では核融合炉用低放射化バナジウム合金の実用化のため、(1)希土類元素による表面酸化物被膜安定性向上、(2)酸化物被膜とマトリクスの密着性向上、および(3)マトリクスの耐酸化性向上、のそれぞれより高性能耐食性MHD被覆を開発することを目的としており、本年度は(1)、(2)に関して希土類酸化物候補材料を選定し、バナジウム合金との接合界面安定性評価を行った。また、昨年度に行った(3)に関連するマトリクスにおける耐酸化性、耐食性向上に関する結果を集約し、論文投稿を行った。得られた結果は以下の通りである。・希土類酸化物候補材料として、バルク材を用いた液体Li中長時間浸漬試験での安定性を考慮し、Er_2O_3とY_2O_3を選定した。・バルクセラミクスとバナジウム合金を用いた固相拡散接合試験を行った結果、Y_2O_3を用いた場合でに安定した接合界面を作製することが出来なかった。1100℃までの試験では接合させることが出来ず、1200℃以上では接合した場合でも試料取り出し等の非常にわずかな衝撃で界面が剥離した。これは界面において反応層をほとんど作らないことによると考えられ、今後はバナジウム表面にDCスパッタ法により厚さ約1ミクロンの金属Yを予め被覆し、この被覆層を媒介とする酸素の拡散により、界面の強化を検討する予定である。・Er_2O_3を用いた試験では1100℃以上の試験において、良好な接合界面を作製することができた。しかし、線膨張係数の違いから、冷却速度が速い場合、Er_2O_3内部にクラックが進展し、健全性を保つことが出来ないことが明らかとなった。・上記試験において作製したEr_2O_3/バナジウム合金界面において、現在、液体Li中浸漬試験を実施しており、共存性評価試験を進行中である。・研究目的の(3)に関して、昨年度にマトリクスの耐酸化性向上を目的として試作したバナジウム基高Cr合金の耐酸化性および耐食性に関してと、熱処理による微細組織や機械的性質の変化に関しての2編の論文投稿を行うことが出来た。

本研究では核融合炉用低放射化バナジウム合金の実用化のため、(1)希土類元素による表面酸化物被膜安定性向上、(2)酸化物被膜とマトリクスの密着性向上、および(3)マトリクスの耐酸化性向上、のそれぞれより高性能耐食性MHD被覆を開発することを目的としており、本年度は(1)、(2)に関して希土類酸化物候補材料を選定し、バナジウム合金との接合界面安定性評価を行った。また、昨年度に行った(3)に関連するマトリクスにおける耐酸化性、耐食性向上に関する結果を集約し、論文投稿を行った。得られた結果は以下の通りである。・希土類酸化物候補材料として、バルク材を用いた液体Li中長時間浸漬試験での安定性を考慮し、Er_2O_3とY_2O_3を選定した。・バルクセラミクスとバナジウム合金を用いた固相拡散接合試験を行った結果、Y_2O_3を用いた場合でに安定した接合界面を作製することが出来なかった。1100℃までの試験では接合させることが出来ず、1200℃以上では接合した場合でも試料取り出し等の非常にわずかな衝撃で界面が剥離した。これは界面において反応層をほとんど作らないことによると考えられ、今後はバナジウム表面にDCスパッタ法により厚さ約1ミクロンの金属Yを予め被覆し、この被覆層を媒介とする酸素の拡散により、界面の強化を検討する予定である。・Er_2O_3を用いた試験では1100℃以上の試験において、良好な接合界面を作製することができた。しかし、線膨張係数の違いから、冷却速度が速い場合、Er_2O_3内部にクラックが進展し、健全性を保つことが出来ないことが明らかとなった。・上記試験において作製したEr_2O_3/バナジウム合金界面において、現在、液体Li中浸漬試験を実施しており、共存性評価試験を進行中である。・研究目的の(3)に関して、昨年度にマトリクスの耐酸化性向上を目的として試作したバナジウム基高Cr合金の耐酸化性および耐食性に関してと、熱処理による微細組織や機械的性質の変化に関しての2編の論文投稿を行うことが出来た。