タングステン合金の照射誘起高靭性化に資する組織形成機構の解明

阐明有助于钨合金辐照诱导韧性的结构形成机制

基本信息

批准号：
21K03505
负责人：
宮澤健
金额：
$ 2.41万
依托单位：
Japan Atomic Energy Agency (2022)Tohoku University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

中性子照射環境下においては、熱中性子によってW中に固体核変換元素としてReとTaが生成することで、機械特性が変化する。そこで、Wの固体核変換元素の生成量に寄与する熱中性子遮蔽の有り、無しの環境にて中性子照射された純WとW合金における微細粒層状組織の熱的安定性、照射欠陥集合体と核変換生成物によるナノクラスター形成を評価することで、照射誘起高靭性化に関する材料強化メカニズムを明らかにすることを目的としている。2022年度では、中性子照射による固体核変換元素の生成を排除して添加元素の影響を評価するために加速器によるプロトン照射と自己(W)イオン照射を用いて、ReとTaのいずれかを添加した二元W合金の照射損傷による微細組織発達に関する研究を学術雑誌に論文投稿し、受理された。また2022年度では、HFIR-19Jの熱中性子遮蔽化キャプセル内で中性子照射したW合金の照射硬化量と電気抵抗率を評価した。Re量の増加に伴って電気抵抗率は増加することが分かっている。HFIR-19Jの熱中性子遮蔽キャプセルにおいて核変換で生成する Reは 1%以下と推定されていたが、電気抵抗率測定でもほぼその程度の Re 量であることが示唆された。照射硬化量は照射温度によって顕著に変化した。1100℃照射では、照射前の組織の回復・再結晶の一方で照射欠陥集合体の形成も起こっていることが示唆された。2023年度が最終年度であるが、研究代表者が転職して業務内容が変更したことに伴い、本研究課題の補助事業を廃止することに至った。そのため、当初計画していた中性子照射材の微細粒層状組織の熱的安定性やナノクラスター形成の評価項目は実施できなかった。

在中子辐照环境下，热中子在W中生成Re和Ta作为固体嬗变元素，从而改变机械性能。因此，我们研究了在有和没有热中子屏蔽的情况下纯W和W合金中细晶粒层状结构的热稳定性，这有助于W的固体嬗变元素的产生量，并通过评估来评估辐照缺陷聚集体。通过嬗变产物形成纳米团簇，我们的目的是阐明与辐照诱导韧性相关的材料强化机制。 2022年，我们使用质子辐照和使用加速器的自（W）离子辐照添加Re或Ta，以消除中子辐照产生的固体嬗变元素，并评估添加元素的影响，我提交了一篇关于微观结构的研究论文。由于二元钨合金的辐照损伤而开发的成果提交给学术期刊，并被接受。此外，在2022年度，我们对HFIR-19J的热中子屏蔽舱中接受中子照射的W合金的辐照硬化量和电阻率进行了评估。已知电阻率随着Re量的增加而增加。据估计，HFIR-19J的热中子屏蔽舱中嬗变产生的Re不到1%，但电阻率测量也表明Re的量大致相同。照射固化量根据照射温度而显着变化。这表明，在1100℃的照射过程中，在照射前的组织恢复并再结晶的同时，发生了照射缺陷聚集体的形成。 2023财年是该项目的最后一年，但由于主要研究者的变更导致工作内容发生变化，我们决定取消该研究项目的资助项目。因此，无法进行原计划的中子照射材料的细粒层状结构的热稳定性和纳米团簇的形成的评价项目。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

プロトン照射と自己イオン照射によるタングステン二元合金の微細組織発達

质子辐照和自离子辐照二元钨合金显微组织发育

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Effects of microstructural anisotropy and helium implantation on tensile properties of powder-metallurgy processed tungsten plates

微观结构各向异性和氦注入对粉末冶金加工钨板拉伸性能的影响

DOI：
10.1016/j.nme.2022.101122
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
2.6
作者：
Miyazawa Takeshi;Matsui Kento;Hasegawa Akira
通讯作者：
Hasegawa Akira

Effects of Microstructural Anisotropy and Helium Implantation on Tensile Properties of Powder-Metallurgical-Processed Tungsten Plates

微观结构各向异性和氦注入对粉末冶金加工钨板拉伸性能的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takeshi Miyazawa; Kento Matsui; Akira Hasegawa
通讯作者：
Akira Hasegawa

Microstructural evolution in tungsten binary alloys under proton and self-ion irradiations at 800 °C

800 °C 质子和自离子辐照下钨二元合金的微观结构演变

DOI：
10.1016/j.jnucmat.2023.154239
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
3.1
作者：
Miyazawa Takeshi;Kikuchi Yuta;Ando Masami;Yu Ju;Yabuuchi Kiyohiro;Nozawa Takashi;Tanigawa Hiroyasu;Nogami Shuhei;Hasegawa Akira
通讯作者：
Hasegawa Akira

プロトン照射と自己イオン照射によるタングステン合金の微細組織発達

质子辐照和自离子辐照钨合金显微组织发育