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超微小試験による耐照射性バナジウム合金の照射硬化評価とバルク材変形特性の予測

利用超显微试验评估耐辐照钒合金的辐照硬化并预测块体材料变形特性

基本信息

批准号：
12J00617
负责人：
宮澤健
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The Graduate University for Advanced Studies
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

重イオン照射試料の超微小押込み硬さ試験で得られる表面近傍の照射硬化を中性子照射試料の引張試験で得られる照射硬化と直接比較することは従来不可能であった。その障害となっていたのは、押込み硬さ試験で観察される表面から1μm程度の領域での異常な硬化現象(ISE : Indentation Size Effect)である。NixとGaoは、圧子との接触面では拘束された状態で局所的大変形が起こることから、引張試験等で自由表面を持つ試験片が均一に変形するときと比較して、より高密度の転位が接触面近傍に導入されるとして、これを説明した。本研究では、このNix-Gaoモデルを材料構成式に反映させて有限要素法解析を行うことにより、表面硬化現象を計算で再現することに成功した。これにより、重イオン照射後押込み試験による照射硬化と中性子照射後引張試験による照射硬化を直接比較することが可能になった。同じ照射量での照射硬化は重イオン照射の方が中性子照射よりも大きいことが明らかになった。重イオン照射実験の照射硬化を計算で再現するためには、照射量0.76dpaの場合で750MPaの照射硬化を仮定する必要があり、これは中性子照射実験による照射硬化340MPaの2.2倍である。この原因としては、注入イオンが中性子よりも効率的に照射欠陥を生成する過程、及び高損傷速度である重イオン照射では照射欠陥の核生成が促進され結果的に欠陥数密度が増える過程を考えると説明できる。今後の展開として、超微小押込み試験された重イオン照射材における圧痕直下部の歪み分布の実験的測定と、今回の有限要素法解析で得られた歪み分布の比較によるモデルの高精度化を目指すとともに、今回用いた手法について、材料を選ばない普遍的な方法論を確立することを目指す。

Irradiation hardening near the surface of the irradiated specimen was obtained by direct comparison of the irradiated specimen with the ultra-fine hardness test. Indentation Size Effect (ISE) is an abnormal hardening phenomenon in the surface area of 1μm. Nix, Gao, and the contact surface of the pressure plate are not confined to the state of the large shape of the plate, such as the free surface of the pressure plate, such as the uniform shape of the plate, such as the comparison, such as the introduction of the high density of the contact surface. In this study, the Nix-Gao material composition formula is reflected in the finite element method, and the surface hardening phenomenon is calculated and reproduced successfully. This is a direct comparison of radiation hardening and post-irradiation tension. The same amount of radiation hardening, the same amount of radiation hardening, the same amount of radiation The calculation of irradiation hardening for heavy irradiation is repeated. When the irradiation dose is 0.76dpa, the irradiation hardening of 750MPa is necessary. When the irradiation hardening for medium irradiation is repeated, the irradiation hardening of 340MPa is 2.2 times. The reason for this is that the injection rate is moderate, the irradiation rate is insufficient, the process of nuclear generation is high, and the damage rate is heavy. The irradiation rate is insufficient, the nuclear generation is promoted, and the process of insufficient number density is increased. In the future, the development of ultra-small pressure test, the measurement of the vertical distribution of the pressure mark in the irradiated material, the analysis of the finite element method, the comparison of the vertical distribution of the pressure mark, and the establishment of the general methodology for the selection of materials are proposed.