新合金理論に基づく鉄基オ-ステナイト合金の耐熱・耐食機能設計

基于新合金理论的铁基奥氏体合金耐热耐蚀设计

基本信息

批准号：
01604553
负责人：
湯川夏夫
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1989
资助国家：
日本
起止时间：
1989 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-01604553/
关键词：
合金設計耐熱合金鉄基合金オ-ステナイト合金

项目摘要

この研究では、合金効果を反映する二つのパラ-メ-タ-を用いて鉄基オ-ステナイト合金の耐熱・耐食機能設計を行った。その2つのパラメ-タとは、分子軌道計算によって得た、原子間の結合力を表す結合次数(Bo)と、d軌道レベル(Md)である。多成分合金では、次式のようにそれぞれ組成平均をとってMdおよびBoと定義する。Md=ΣX_i・(Md)_i・・・(1)Bo=ΣX_i・(Bo)_i・・・(2)ここで、x_iは合金元素の原子率、(Md)、(Bo)_iは各合金元素のMd、Bo値である。ステンレス鋼、耐食合金、耐熱鋼などのオ-ステナイト(fcc)合金では、その機能維持のためオ-ステナイト相の安定性が重要視される。上述の二つのバラメ-タを用いて、種々の合金の実験デ-タを整理して、従来のシェフラ-図に代わって、オ-ステナイト鋼の相安定性を正確に示す相安定性指標図(Md-Bo図)を作製した。この相安定性指標図を基に、核融合炉用の低放射化鋼のコンピュ-タ-援用設計を行った。この設計では、316ステンレス鋼やPCA合金の相安定性に匹敵する合金を選択することとし、まず、σ相析出の観点で316鋼に匹敵すると考えられる高マンガンオ-ステナイト鋼の設計を行った。その設計組成範囲は2%Ni、0.1%C、0.2&N5〜16%Cr、10〜30%Mnである。Cr量を耐食性の観点から12%必要であるとして、Md=0.90で抽出した結果、有望合金として、Fe-12Cr-18Mn-0.9Ni-0.1C-0.3N(wt%)とFe-12Cr-23Mn-2Ni-0.1C-0.2Nの2種を得た。さらに、これら合金について誘導放射能の減衰を核変換の法則に基づいて、シミュレ-トした結果、これら2種の合金はいずれもFc-18Cr-8Ni(sus304)合金よりも誘導放射能が低く(100年後で10^<-4>Ci/g以下)、核融合炉材料として有望であることが明らかとなった。

在这项研究中，我们使用两个反映合金效应的参数设计了基于铁的石石合金的耐热和耐腐蚀功能。这两个参数是代表通过分子轨道计算获得的原子与D轨道水平（MD）之间的原子之间的键作用的键顺序（BO）。对于多组分合金，组成平均值如下，分别定义为MD和BO。 md =σx_i・（md）_i ・（1）bo =σx_i・（bo）_i ・（2），其中x_i是合金元件的原子系数，（md）和（mo）_i是每个合金元素的MD和BO值。在薄石（FCC）合金中，例如不锈钢，耐腐蚀合金和耐热钢，骨相对于维持其功能很重要。使用上面提到的两个式链接，组织了各种合金的实验数据，以创建一个相稳定性索引图（MD-BO图），该图准确地显示了骨石钢的相稳定性，而不是常规的SHEFRA图。基于此相稳定性指数图，对核融合反应器的低激活钢的计算机辅助设计进行了设计。在此设计中，选择了一种与316条不锈钢和PCA合金的相位稳定性相媲美的合金，首先，高锰O型stenite钢被设计为在σ相沉淀方面与316钢相当。设计组成的范围从2％Ni，0.1％C，0.2和N5-16％CR和10-30％Mn。假设从腐蚀性的角度来看，提取MD = 0.90，并获得了两种有前途的合金：FE-12CR-18MN-0.9NI-0.1C-0.1C-0.3N（WT％）和FE-12CR-12CR-23MN-23MN-2NI-2NI-2NI-0.1C-0.2N。此外，基于核转化定律模拟这些合金诱导的放射性的衰减，表明这两种合金的放射性都低于FC-18CR-8NI（SUS304）合金（最多100年后），使它们成为核融合反应器材料的承诺。