低放射化バナジウム合金の高温強度向上と低温照射脆化抑制の両立

实现低活化钒合金的高温强度提高和低温辐照脆化抑制

基本信息

批准号：
15K18308
负责人：
宮澤健
金额：
$ 2.58万
依托单位：
National Institute for Fusion Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15K18308/
关键词：
核融合炉低放射化材料材料強度照射損傷バナジウム合金

项目摘要

低放射化バナジウム合金V-4Cr-4Tiの高温強度向上と低温照射脆化抑制の両立を図るため、微量Y添加と高Cr化を組み合わせたV-(6, 10)Cr-4Ti-0.15Yを試作した。高温強度と低温脆性を評価するためにそれぞれ高温引張試験とシャルピー衝撃試験を実施した。その結果、V-10Cr-4Ti-0.15YはV-4Cr-4Tiと同程度の高温強度を有し、過去のV-10Cr-4Tiと比較して良好な低温衝撃特性を示した。高Cr化による固溶強化によって微量Y添加による高温強度の低下を補うことができると示唆された。V-10Cr-4Ti-0.15Yの加工プロセスでは中間焼鈍処理が必要になったことから、Y添加合金においても高Cr化により圧延加工性は劣化する。圧延加工性を損ねること無くVを強化する方法としてTa添加に着目した。V-4Cr-4Tiは優れた低温脆性を有することから、最適な合金組成として位置付けられている。そこで、低温脆性を損ねることが無い許容範囲内において、Vの合金成分の一部をTaで置換することで、V-4Cr-4Tiの更なる高温高強度化を試みることを目的とした。アーク溶解炉にて(V,Ta)-4Cr-4Tiを試作した。溶解後のインゴットは冷間圧延が可能であったことから、Ta置換は加工性を損ねること無く、V-4Cr-4Tiを強化できると言える。引張試験の結果から、室温及び高温においてTa量を増やすに従い、強度は上昇する傾向がある。しかしながら、Taを15at%置換した(V85,Ta15)-4Cr-4Tiは室温での伸びが著しく低下した。微細組織観察から、(V92,Ta8)-4Cr-4TiではV-4Cr-4Ti合金と類似した析出物が観察されたが、(V85,Ta15)-4Cr-4Tiでは析出物が非常に多く、組織一面に観察された。これらの多量な析出物が延性を低下させた原因であると考えられる。また、過度な材料強化は低温脆化を促進させるため、今後はシャルピー衝撃特性とクリープ特性を評価することで、最適なTa量を求める必要がある。

为了达到高温强度和抑制低激活的钒合金V-4CR-4TI的含量，我们创建了V-（6，10）CR-4TI-0.15Y的原型，结合了痕量的Y和高CR的添加。进行高温拉伸测试和夏比冲击测试，分别评估高温强度和低温脆性。结果，V-10CR-4TI-0.15Y的高温强度与V-4CR-4TI的高温强度大致相同，并且与过去的V-10CR-4TI相比，低温影响特性更好。有人提出，由于添加痕量Y，由于高温而加强固体溶液可以补偿高温强度的降低。由于在V-10CR-4TI-0.15Y加工过程中也需要中间退火处理，即使在Y添加的合金中，由于高CR效应而导致滚动加工性。我们专注于添加TA作为加强V的方法，而不会损害滚动加工性。 V-4CR-4TI具有出色的低温脆性，定位为最佳合金组成。因此，目的是通过用允许范围内的TA的一部分替换V-4CR-4TI的强度，而不会损害低温的耐磨度。（V，TA）-4CR-4TI是在弧熔化炉中生产的。由于熔化后的铸锭能够进行冷滚动，因此可以说TA取代可以增强V-4CR-4TI，而不会损害加工性。从拉伸试验的结果来看，随着TA量在室温和高温下的增加，强度往往会增加。但是，（v85，ta15）-4Cr-4Ti的伸长率被ta取代15，在室温下大大降低。从微结构观测值中，在（V92，TA8）-4CR-4TI中观察到与V-4CR-4TI合金相似的沉淀物，而在（V85，TA15）-4CR-4TI中的沉淀物非常大，并且在整个结构中都观察到沉淀物。这些大量的沉淀被认为是延性降低的原因。此外，过多的材料加固会促进低温的封闭，因此有必要通过评估夏比的影响和将来的蠕变特性来确定最佳的TA含量。