高温環境下における酸化物分散強化鋼の機械的特性と微細組織変化の相関
高温环境下氧化物弥散强化钢力学性能与组织变化的相关性
基本信息
- 批准号:11F01381
- 负责人:
- 金额:$ 1.49万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
- 财政年份:2011
- 资助国家:日本
- 起止时间:2011 至 2013
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
【背景】酸化物分散強化鋼(ODS鋼)は923-973Kでの高温強度やクリープ特性に優れ、また照射耐性も良好であることから、核融合炉ブランケット構造材料の候補材料として研究が盛んに進められている材料である。本研究では、9Cr-ODS鋼の長期供用を見据えて、高温環境における機械強度および組織安定性、増殖材および冷却材となる液体Liとの共存性、ならびに強化因子である酸化物ナノ粒子の照射下安定性に関する実験的研究を行った。【実験方法】9Cr-ODS鋼に対し、核融合炉ブランケット構造材の設計上限温度とされている973Kにおいて真空中最大10000時間の焼鈍実験を行った。熱処理後、試料は室温にてナノ硬度、ビッカース硬度を測定し、973Kにて引張試験とクリープ試験を行った。機械試験前後には微細構造観察として走査電顕(SEM)、特性X線分析(EDS)、後方散乱電子回析(EBSD)、X線回折(XRD)および透過電顕(TEM)を用いて観察、分析を行った。バッチ式腐食試験では液体Li中で873K×250時間の試験を行った。さらに照射試験は阪大超高圧電子顕微鏡を用いて0.75~2MeVの電子照射を673~873Kで実施した。【結果および考察】機械強度測定から9Cr-ODS鋼では熱処理に伴う若干の軟化が観察された。このとき粒径は僅かに上昇したものの、粒界関係や粒界密度には影響が見られず、微細組織は安定であり酸化物ナノ粒子による分散強化の効果が確認された。一方でM_<23>C_6析出物は粗大化し、脆化因子であるM _6Cの形成も観察された。腐食試験後の測定により、わずかな重量減少と表面近傍の硬度低下が観察された。表面観察から不均一腐食が見られ、結晶粒界の優先的腐食が観察された。電子照射実験では、既往研究とは異なり、実験範囲内の全ての電子エネルギー条件で酸化物ナノ粒子の不安定化が確認された。1MeV程度以下のエネルギーでは酸化物の構成原子のはじき出しは生じず、0.75MeV以下では母相でもはじき出しが生じない条件である。この結果は、はじき出しエネルギー以下のエネルギー付与による酸化物粒子の不安定化、または酸化物粒子と母相界面の原子ミキシングを示唆している。
[Background] Acid-dispersion-strengthened steel (ODS steel) has excellent high temperature strength and radiation resistance characteristics at 923-973K, and is a candidate material for nuclear fusion furnace structural materials. This study was conducted to investigate the relationship between the long-term availability of 9Cr-ODS steel, mechanical strength, microstructure stability, blue migration of liquid Li, enhancement factor, and stability of acid particles under irradiation in high temperature environments. [Method] 9Cr-ODS steel for nuclear fusion furnace design upper limit temperature of 973K in vacuum for maximum 10000 time of burning. After heat treatment, the hardness and hardness of the sample were measured at room temperature and 973K. Before and after mechanical testing, microstructural observation, electron microscopy (SEM), characteristic X-ray analysis (EDS), rear scattered electron spectroscopy (EBSD), X-ray diffraction (XRD), and transmission electron microscopy (TEM) were used for investigation and analysis. The liquid Li medium is 873K×250. The irradiation test was carried out at 673~873K with electron irradiation of 0.75~2MeV. Mechanical strength measurement of 9Cr-ODS steel was accompanied by some softening due to heat treatment. The particle size increases, the particle size decreases, and the particle density decreases. The dispersion and strengthening effect of the fine tissue decreases. The <23>coarsening and embrittlement factors of M_6C precipitate were observed. After corrosion test, the weight loss and hardness decrease near the surface were observed. The surface observation shows that heterogeneous decay is observed, and preferential decay is observed in the crystalline grain boundary. In contrast to previous studies on electron irradiation, the instability of acidified particles was confirmed under the conditions of complete electron generation in the experimental range. 1MeV or less, the constituent atoms of the acid compound, and the parent phase below 0.75 MeV. As a result, the instability of acid particles and the atomic separation of acid particles at the parent phase interface were demonstrated.
项目成果
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专著数量(0)
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专利数量(0)
Microstructural characterization of 9Cr-ODS aged at 973K up to 10000h by EBSD
通过 EBSD 对 9Cr-ODS 在 973K 时效至 10000 小时的微观结构进行表征
- DOI:
- 发表时间:2014
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Yanfen Li;H. Abe;et al.
- 通讯作者:et al.
Corrosion behavior of 9Cr-ODS steel in stagnant liquid lithium and lead–lithium at 873 K
- DOI:10.1016/j.jnucmat.2013.07.026
- 发表时间:2013-11
- 期刊:
- 影响因子:3.1
- 作者:Yanfen Li;H. Abe;T. Nagasaka;T. Muroga;M. Kondo
- 通讯作者:Yanfen Li;H. Abe;T. Nagasaka;T. Muroga;M. Kondo
Mechanical properties and microstructural evolution of 9Cr-ODS steel during the thermal aging at 973 K up to 10000 h
9Cr-ODS 钢在 973 K 至 10000 h 热时效过程中的力学性能和微观结构演变
- DOI:
- 发表时间:2013
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Yanfen Li;H. Abe;et al.
- 通讯作者:et al.
New Approach to In Situ Observation Experiments under Irradiation in High Voltage Electr on Microscopes
高压电辐照下显微镜原位观测实验新方法
- DOI:
- 发表时间:2014
- 期刊:
- 影响因子:1.2
- 作者:H. Abe;T. Ishizaki;F. Li;S. Kano;Y. F. Li;et al.
- 通讯作者:et al.
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有助于核反应堆燃料包壳安全设计标准的环境恶化评估方法研究与开发(4)环境恶化材料的结构观测与分析试验
- DOI:
- 发表时间:2014
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:松川 義孝、申 晶潔、叶野 翔、李 艶芬;畠山 賢彦、佐藤 裕樹、松永 哲也、阿部 弘亨
- 通讯作者:畠山 賢彦、佐藤 裕樹、松永 哲也、阿部 弘亨
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