新しい合金理論に基づく高速炉用Fe-Ni基合金の設計

• Material Type: 規格・テクニカルリポート類
• Title: 新しい合金理論に基づく高速炉用Fe-Ni基合金の設計
• Author/Editor: 湯川 夏夫
• Publication Date: 1989-02
• Publication Date (W3CDTF): 1989
• Alternative Title: Design of Fe-Ni base alloys for FBR fuel claddings by a new alloy theory
• Periodical title: PNC TJ9623 89-001
• Target Audience: 一般
• Note (General): 出版タイプ： NA; 高性能FBR燃料被覆管材料を開発する目的で、Fe-Ni基Fe-Ni-Cr-Mo-W-N系オーステナイト型合金について新合金理論に基づく合金設計を行った。この理論は"d電子合金理論"と呼んでおり、遷移金属基合金について分子軌道計算を適用して開発したものである。合金設計においては、主としてMdおよびBoの2つのパラメータを用いる。前者は合金遷移金属元素のd電子エネルギーレベルで、後者は原子間共有結合強さを表す。合金の組織や物性に及ぼす合金効果は、これらのパラメータによりよく理解できる。例えば、合金の相安定性は、BoとMdを両軸にとった、"相安定性指標図"で表すことができる。ここで、BoとMdはそれぞれの合金における組成平均を示す。Cr、Mo、W、Nを含む、各種Fe-Ni基オーステナイト合金の相安定性と、時効硬化挙動を実験的に調べた。それらの実験結果と、従来報告された各種の照射実験によるスエリングデータを、相安定性指標図によって解析した。時効試料について$\gamma$/$\gamma$+$\mu$相境界を本図上に示すことができた。ここで、$\gamma$はfcc基質相、$\mu$は(Ni,Fe)7(Mo,W)6型のいわゆるTCP相で、機械的性質に悪影響を及ぼす。その他、Mo/(Mo+W)およびFe/Niの最適組成比については、時効硬化実験から決定した。FBRの炉心条件下において合金が安定であることを考慮した。合金の計算機援用設計を行い、FBR燃料被覆管用の候補合金数種を選定した。; In order to develop high performance FBR fuel cladding materials, austenitic Fe-Ni base alloys of Fe-Ni-Cr-Mo-W-N were designed using a new alloy theory. The theory called "the d-electrons concept" was devised on the basis of the molecular orbital calculation of transition metal base alloys. In this design, two calculated parameters are mainly utilized. The one is the d-orbital energy level (Md) of alloying transition elements, and the another is the bond order (Bo) that is measure of the covalent bond strength between atoms. Alloying effects on the microstructures and physical properties of alloys are well understood these parameters. For example, the phase stability of alloys can be expressed by Bo Vs Md diagram or "phase stability index diagram". The phase stability and age-hardening behavior of various Fe-Ni base austenitic alloys containing Cr, Mo, W and N were examined experimentally, the result together with the swelling data by various irradiation experiments so far reported were interpreted using the phase stability index diagram. In the diagram, the $\gamma$/$\gamma$ + $\mu$ phase boundary is defined for aged alloys. Here, $\gamma$ is fcc matrix phase and $\mu$ is (Ni, Fe) $_{7}$ (Mo, W) $_{6}$ type phase, which is a topologically close packed (TCP) phase and deteriorates mechanical properties of alloys. Furthermore, optimum compositional ratio of Mo/Mo+W and Fe/Ni were determined from the result of age-hardening experiment. Computer-aided design was performed so the alloys could be stable at the FBR core condition, and several alloys were selected as candidate materials for FBR fuel claddings.
• Source: /PNC-TJ9623-89-001.pdf （fulltext）; https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/PNC-TJ9623-89-001.pdf
• Access Restrictions: インターネット公開
• Data Provider (Database): 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）; https://irdb.nii.ac.jp
• Original Data Provider (Database): 日本原子力研究開発機構 : JOPSS:JAEA Originated Papers Searching System

• Summary, etc.: 高性能FBR燃料被覆管材料を開発する目的で、Fe-Ni基Fe-Ni-Cr-Mo-W-N系オーステナイト型合金について新合金理論に基づく合金設計を行った。この理論は"d電子合金理論"と呼んでおり、遷移金属基合金について分子軌道計算を適用して開発したものである。合金設計においては、主としてMdおよびBo...