ボイドスエリングの大幅低減を目指した高燃焼度炉心材料用ハイエントロピー合金の創製

创建用于高燃耗芯材料的高熵合金，旨在显着减少空洞膨胀

基本信息

批准号：
21K14559
负责人：
岡弘
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、照射によるボイドスエリング（体積膨張）を大幅に低減可能な新規粒子分散型ハイエントロピー合金（ODS-HEA）を創製することである。優れた耐照射特性を発現するためには、ナノサイズ粒子を微細、均一かつ高密度に分散させることが必要不可欠である。これまでの研究で、Cr,Fe,Mn,Niの単体元素粉末及びY2O3を遊星型ボールミルにてメカニカルアロイングし、放電プラズマ焼結（SPS）によって固化することにより、FCC単相の母相を有し、直径10～150 nmの微細な粒子が分散したODS-HEAを創製できることがわかった。また、ODS-HEAは第4世代炉の高燃焼度用炉心材料として使用することを目的とすることから、構造用金属材料として優れたな強度特性と十分な塑性変形性能（伸び）を有する材料の創製が前提となる。そこで、昨年度創製したODS-HEAの引張特性を調査した。その結果、ODS-HEAは1000MPaを超える引張強さ及び数%以上の破断伸びを有することがわかった。組織観察の結果より、ODS-HEAの優れた機械特性は、ナノサイズ粒子による分散強化及び結晶粒微細化強化に由来すると推察された。併せて、作製条件の差異が引張特性に及ぼす影響を調査するため、MA条件（MA雰囲気、ボール粉末重量比、MA停止時間有無）、SPS条件（焼結温度、保持圧力）、試料組成（Ti添加有無）の影響を調査した。その結果、SPS焼結温度が引張特性及び微細組織に大きく影響することが明らかとなった。

这项研究的目的是创建一种新型的颗粒散布的高渗透合金（ODS-HEA），该合金可以显着减少由照射引起的空隙肿胀（体积膨胀）。为了获得出色的辐照电阻，必须以细，均匀和高密度分散纳米尺寸的颗粒。先前的研究表明，通过机械合金将CR，Fe，Mn和Ni单元素粉和Y2O3在行星磨机中，通过排放血浆烧结（SPS）来巩固它们，可以创建具有单个FCC矩阵相位的ODS-H-HEA，并具有10至150 nm的直径分散的细颗粒。此外，由于ODS-HEA旨在用作第四代熔炉中高燃烧的核心材料，因此有必要创建具有出色强度特性和足够塑性变形性能（延长）的材料作为结构金属材料。因此，我们研究了去年创建的ODS-HEA的拉伸性能。结果，发现ODS-HEA的拉伸强度超过1000 MPa，并且在几％或以上的断裂时伸长。根据组织观察的结果，据估计，ODS-HEA的出色机械性能是从纳米尺寸颗粒的加强和晶粒细化的增强中得出的。此外，为了研究制造条件上差异对拉伸特性的影响，MA条件（MA大气，球粉重比，MA停止时间与否），SPS条件（烧结温度，保留压力）和样品组成（有或没有TI添加）的影响。结果，揭示了SPS烧结温度对拉伸特性和精细结构具有重大影响。