JPS59208044A - 耐食ハフニウム基合金 - Google Patents
耐食ハフニウム基合金Info
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- JPS59208044A JPS59208044A JP58083611A JP8361183A JPS59208044A JP S59208044 A JPS59208044 A JP S59208044A JP 58083611 A JP58083611 A JP 58083611A JP 8361183 A JP8361183 A JP 8361183A JP S59208044 A JPS59208044 A JP S59208044A
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- corrosion
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、原子炉の制御棒など耐食性を要求される材料
として用いられる耐食ハフニウム基合金にＮＵするもの
である。
として用いられる耐食ハフニウム基合金にＮＵするもの
である。
〔シ、５’；’Ｊ」の技術的背景とその問題点〕ハフニ
ウムは熱中性子吸収断面積は必ずしも大きくはないが、
共鳴エネルギー領域に多数のピークを有し、このため原
子炉の制御棒としてイＹ効な核的性質を有していると共
に、仕れた加工イー１ミと高温高圧水蒸気中でも良好な
耐食性を有するものである。さらに近年、軽水炉の発迷
どともに、ジルコニウム生産の副産物としてのハフニウ
ムの生産量も増加しているなどの理由から、ハフニウム
を原子炉の制御棒として利用することがン主目されてき
た。
ウムは熱中性子吸収断面積は必ずしも大きくはないが、
共鳴エネルギー領域に多数のピークを有し、このため原
子炉の制御棒としてイＹ効な核的性質を有していると共
に、仕れた加工イー１ミと高温高圧水蒸気中でも良好な
耐食性を有するものである。さらに近年、軽水炉の発迷
どともに、ジルコニウム生産の副産物としてのハフニウ
ムの生産量も増加しているなどの理由から、ハフニウム
を原子炉の制御棒として利用することがン主目されてき
た。
しかしながらハフニウムは、長時間原子炉内に装荷して
制御棒として使用すると、その使用末期において、いわ
ゆるノジュラーコロージョンと呼ばれる腐食反応による
白色腐食生成物が、その表面に斑点状に生成してくるこ
とがちる。
制御棒として使用すると、その使用末期において、いわ
ゆるノジュラーコロージョンと呼ばれる腐食反応による
白色腐食生成物が、その表面に斑点状に生成してくるこ
とがちる。
これは・・フニウムが高温水と反応し、生成された水素
が基材と表面の酸化膜との間に蓄積して腐食生成物を形
成するものである。この高量生成物は、経時的に表面に
集積し、遂には表面から剥離すると、制御棒の強度低下
を招く虞れがある。
が基材と表面の酸化膜との間に蓄積して腐食生成物を形
成するものである。この高量生成物は、経時的に表面に
集積し、遂には表面から剥離すると、制御棒の強度低下
を招く虞れがある。
まだ生成された水素が金属内部に侵入すると、ハフニウ
ムの水素化物が形成され、これが表面と垂直方向に形成
されると、連続した水素化物によるいわゆる水素Ｉｒ１
ｓ性の問題が起ると考えられる。
ムの水素化物が形成され、これが表面と垂直方向に形成
されると、連続した水素化物によるいわゆる水素Ｉｒ１
ｓ性の問題が起ると考えられる。
しかも、（＝’・ｉｌ ｒ＝’：Ｑ Ｌ ７’こ１１３
食生成′１勿も中性子吸収能力をイｆするため、もしこ
れが冷却水中に浮遊すると中性子を吸収するだめ、炉金
体の自力の低１′：を招くと共に、制置しにくくなるこ
とも手心される。
食生成′１勿も中性子吸収能力をイｆするため、もしこ
れが冷却水中に浮遊すると中性子を吸収するだめ、炉金
体の自力の低１′：を招くと共に、制置しにくくなるこ
とも手心される。
本尤明は、かかる従来の同；遠点に錯・シーなされブξ
もので、１：ｌｌｊツノ−シーコロ−ジョン性に伝れて
いると共に、水素脆化を防＋ＬＬ、Ｌかも強度に１６れ
た１［ｉｉｊづ赴）・コニウム基合金を提係するもので
、しる１゜ し元明の・）既２で］ 本光明者ら（フレ・コニウム基合金のｊｊｊＵ食原因お
よびそのメカニズムを研死した結果、）ｈコニウムの１
１ｂ食（・よ、ぞのほとんとかα相（ｈ −ｃ−ｐ ’
／’で生成していることが確ｉ３され′ｋ。このα相の
生成を址けるだめ、ｂ−ｃ−ｃの結晶（湾造をとる高温
のβ領域から急冷してα相を形成すると、得られたα相
は上記のα相とは結晶組織の異なるマルテンサイト構造
が形成される。この結晶胆をｋが優れた而」ノジュラー
コローノヨン１↑と１ｉｉｉｊ水素脆化特性を有するこ
とを見い出し、本発明はこの知見に基づいてなされたも
のである。
もので、１：ｌｌｊツノ−シーコロ−ジョン性に伝れて
いると共に、水素脆化を防＋ＬＬ、Ｌかも強度に１６れ
た１［ｉｉｊづ赴）・コニウム基合金を提係するもので
、しる１゜ し元明の・）既２で］ 本光明者ら（フレ・コニウム基合金のｊｊｊＵ食原因お
よびそのメカニズムを研死した結果、）ｈコニウムの１
１ｂ食（・よ、ぞのほとんとかα相（ｈ −ｃ−ｐ ’
／’で生成していることが確ｉ３され′ｋ。このα相の
生成を址けるだめ、ｂ−ｃ−ｃの結晶（湾造をとる高温
のβ領域から急冷してα相を形成すると、得られたα相
は上記のα相とは結晶組織の異なるマルテンサイト構造
が形成される。この結晶胆をｋが優れた而」ノジュラー
コローノヨン１↑と１ｉｉｉｊ水素脆化特性を有するこ
とを見い出し、本発明はこの知見に基づいてなされたも
のである。
即ち本発明はハフニウム基に、ニオブ０．０１〜１４．
８係（以下チは重量係を示す）、ジルコニウム０．０１
％以上の少なくとも１ａを含有し、且つこれら合金添加
元素の総量が４０チ以下である合金但ソ゛沁中に、マル
テンザイト結晶組織を有することを特徴とするものであ
る。
８係（以下チは重量係を示す）、ジルコニウム０．０１
％以上の少なくとも１ａを含有し、且つこれら合金添加
元素の総量が４０チ以下である合金但ソ゛沁中に、マル
テンザイト結晶組織を有することを特徴とするものであ
る。
以下本児明を詳細に説明すると、まず合金添加元素のう
ちニオブはハフニウムに固溶してβ相およσαα＋β相
安定化させて、マルテンザイト結晶組織の表出を促進す
る作用をなすものである。またその添加量を上記範囲に
限定したｉ理由は０．０１％未満で（はβ相およびα＋
β相の安定化効果が少なく、また１ ４．、８ ％を越
えて添加するとニオブが固溶しきれずに、二相状態とな
ってし捷い、機械的強度や耐食性が低下するＪ′λれが
あろ／ζめ０．０１〜１４．８裂の範囲に規定し／Ｃ・
・ またノルコニウムはニオブと同局−にハフニウムにＩＭ
Ｉ ｉ’ｉ’； Ｌ、、てβ２１」およびα＋β相を安
定化させ、マルテンヅイト紹織の表出を促６色する作用
をなすものである。篭／こその添加量を」二記のｊｉｉ
ｉｊ囲に限定した理由はＯＯ１係以下であるとβ相およ
びα＋β相の安定化効果が少ない。またジルコニウムは
ハフニウムと共に■’ −Ａ 、ｌＡに１釈して、全率
固溶するため特にその上限は設けてい段い。
ちニオブはハフニウムに固溶してβ相およσαα＋β相
安定化させて、マルテンザイト結晶組織の表出を促進す
る作用をなすものである。またその添加量を上記範囲に
限定したｉ理由は０．０１％未満で（はβ相およびα＋
β相の安定化効果が少なく、また１ ４．、８ ％を越
えて添加するとニオブが固溶しきれずに、二相状態とな
ってし捷い、機械的強度や耐食性が低下するＪ′λれが
あろ／ζめ０．０１〜１４．８裂の範囲に規定し／Ｃ・
・ またノルコニウムはニオブと同局−にハフニウムにＩＭ
Ｉ ｉ’ｉ’； Ｌ、、てβ２１」およびα＋β相を安
定化させ、マルテンヅイト紹織の表出を促６色する作用
をなすものである。篭／こその添加量を」二記のｊｉｉ
ｉｊ囲に限定した理由はＯＯ１係以下であるとβ相およ
びα＋β相の安定化効果が少ない。またジルコニウムは
ハフニウムと共に■’ −Ａ 、ｌＡに１釈して、全率
固溶するため特にその上限は設けてい段い。
しかしながら原子炉材′）ｆ：：とじて用いる場合には
、ｌ（）、に中＋Ｓ＋−子吸収能力の大きいことが必決
であるので、ニオブ、ツルコニウムはどのように組合ぜ
、寸フ（、は少なくとも一方を単独で添加しても良いが
、合金添加元素の総量が４０φを緬えないことが必及で
ある。
、ｌ（）、に中＋Ｓ＋−子吸収能力の大きいことが必決
であるので、ニオブ、ツルコニウムはどのように組合ぜ
、寸フ（、は少なくとも一方を単独で添加しても良いが
、合金添加元素の総量が４０φを緬えないことが必及で
ある。
’ｉ７ζ本し■２２ａ金塗製造する方法について説明す
ると、上１把組成の）・コニウム合金をβ相領域または
α＋β相領域から急、冷することによ）、合金１ｉ１１
１ｘ’；Ｃ中にマルテンザイト結晶＋ｍ織を表出させる
ことかできる。この場合、急冷方法としては水冷、油冷
９強制空冷等の手段を用いる。寸だマルテンサイト結晶
組織を辰出後、８００℃前後の温度で焼鈍して、急冷焼
入れによる歪を除去すると良い。
ると、上１把組成の）・コニウム合金をβ相領域または
α＋β相領域から急、冷することによ）、合金１ｉ１１
１ｘ’；Ｃ中にマルテンザイト結晶＋ｍ織を表出させる
ことかできる。この場合、急冷方法としては水冷、油冷
９強制空冷等の手段を用いる。寸だマルテンサイト結晶
組織を辰出後、８００℃前後の温度で焼鈍して、急冷焼
入れによる歪を除去すると良い。
このように本発明合金は品温のβ相領域では、ｂ−ｃ−
ｃの結晶溝造をとるが、これを急冷することによシマル
チンサイト結晶糸ｌ織が表出し、これが粒界あるいは亜
粒界に網目状に分布しブζ合金；且織が得られる。即ち
β領域から急冷すると、本兄明合金の結晶方位のしＵ係
は （１１０）ｂ、ｃ、ｃ、／（０００１）ｈ、ｃ、ｐ。
ｃの結晶溝造をとるが、これを急冷することによシマル
チンサイト結晶糸ｌ織が表出し、これが粒界あるいは亜
粒界に網目状に分布しブζ合金；且織が得られる。即ち
β領域から急冷すると、本兄明合金の結晶方位のしＵ係
は （１１０）ｂ、ｃ、ｃ、／（０００１）ｈ、ｃ、ｐ。
［１１１）ｂ、ｃ、ｃ、／Ｃ１１２０］ｈ、ｃ、ｐ。
となる。
このようにして得られた本発明の耐食ハフニウム基合金
は、マルテンザイト結晶組織を持っているため面］ノジ
ュラーコロージョン性に優れていると共に、ツノニラ−
コロ−ジョンがほとんど起らないだめ、これに伴なって
水素の発生も非常に少なく抑えられ、水素化物による水
累＋、：ｇ性の発生も防止することができる。壕だニオ
ブを含むものは、合金全体に固溶さぜることによシ更に
訂ｊ食性に・）？れている。
は、マルテンザイト結晶組織を持っているため面］ノジ
ュラーコロージョン性に優れていると共に、ツノニラ−
コロ−ジョンがほとんど起らないだめ、これに伴なって
水素の発生も非常に少なく抑えられ、水素化物による水
累＋、：ｇ性の発生も防止することができる。壕だニオ
ブを含むものは、合金全体に固溶さぜることによシ更に
訂ｊ食性に・）？れている。
１だハフニウムはその融点が〜２２００℃、変態湿度が
〜１７４０℃と高温であるが、ニオブ、ジルコニウムを
添加することによＩ＞ 融点と菱態１晶反が低下する。
〜１７４０℃と高温であるが、ニオブ、ジルコニウムを
添加することによＩ＞ 融点と菱態１晶反が低下する。
特に亥剋；温度の低下が著しく、このため低温でβ相お
よびα＋β相が安定に存在し、≦〕、冷による６も人件
が向上し、俣めて容易にマルテンザイト結晶組織をイ４
７−ることかできる。
よびα＋β相が安定に存在し、≦〕、冷による６も人件
が向上し、俣めて容易にマルテンザイト結晶組織をイ４
７−ることかできる。
またマルテンザイトｒｎ品、ｉ′Ｌ１織をイ〕−するこ
とから硬さも向上し、史にニオブを含むものは焼入れ処
用！＞ ＩＲＩ’効伺化さぜることかでき、強度が向」
−する。従って原子炉の制御線として用いた場合、急激
な制１ｉ１１４Ｍ６の挿入に伴う郁Ｊ撃にも十分に１１
える強度を有すると共に、上述の耐食性を長期間に亘っ
て発４：６ｊ Ｌ、しかも有効な中性子吸収能力を併せ
て保３寸することができるものである。
とから硬さも向上し、史にニオブを含むものは焼入れ処
用！＞ ＩＲＩ’効伺化さぜることかでき、強度が向」
−する。従って原子炉の制御線として用いた場合、急激
な制１ｉ１１４Ｍ６の挿入に伴う郁Ｊ撃にも十分に１１
える強度を有すると共に、上述の耐食性を長期間に亘っ
て発４：６ｊ Ｌ、しかも有効な中性子吸収能力を併せ
て保３寸することができるものである。
ニオブ３％、ジルコニウム８チと残部がハフニウムから
なるハフニウム基合金を約１７５０’Ｃに加熱して、水
冷しマルテンザイト結晶組織を有する耐食ハフニウム基
合金を得た。
なるハフニウム基合金を約１７５０’Ｃに加熱して、水
冷しマルテンザイト結晶組織を有する耐食ハフニウム基
合金を得た。
このようにして伺られた本発明合金試料のノジュラーコ
ロージョン性を調べるだめ、水蒸気雰囲気中で加速ｍ食
試験を行った。なおこの試：験条件は５００℃、１０５
ｋｇ ／備２の高温高圧水ズと気で行った。
ロージョン性を調べるだめ、水蒸気雰囲気中で加速ｍ食
試験を行った。なおこの試：験条件は５００℃、１０５
ｋｇ ／備２の高温高圧水ズと気で行った。
まだ本発明合金と比較するためジルコニウム等の不純物
を含み純度が９８係の何ら熱処理をしていない原子力用
ハフニウムについても、上Ｎｅ ”ｊＦ：施例と同様に
水蒸気雰囲気中で加速腐食試ｊ倹を行った。
を含み純度が９８係の何ら熱処理をしていない原子力用
ハフニウムについても、上Ｎｅ ”ｊＦ：施例と同様に
水蒸気雰囲気中で加速腐食試ｊ倹を行った。
試験結果は図面に示す通シ、本発明合金は曲’ＡＩ’Ｊ
’−ａで示すように腐食による重量増加のカーブ緩やか
で、また試験１． Ｏ０日後の表面観察においてもノソ
ーラーコローノヨンの発生は認められなかった。これに
対してマルテンサイト結晶胆織のない原子力用ハフニウ
ムは図面に曲縁すで示すように５０日を経過後急激に重
量が増加し、斤雪食の虹（行が１忍められ、浸Ｉ′、、
ＩＬ”ミニ０Ｏ日後の状態ではノジュラーコロージョン
がらく而に多訣元生していた。
’−ａで示すように腐食による重量増加のカーブ緩やか
で、また試験１． Ｏ０日後の表面観察においてもノソ
ーラーコローノヨンの発生は認められなかった。これに
対してマルテンサイト結晶胆織のない原子力用ハフニウ
ムは図面に曲縁すで示すように５０日を経過後急激に重
量が増加し、斤雪食の虹（行が１忍められ、浸Ｉ′、、
ＩＬ”ミニ０Ｏ日後の状態ではノジュラーコロージョン
がらく而に多訣元生していた。
〔ンｖ １ｊＪＪ のづ′力問：ｂ 〕以上のＨｊ：１
’ｉ果からり」らかな如く、水先り」に係る！ｆｆｉ介
ハ７ニウノ、基合金によれば、耐ノノユ乏−コローノヨ
ン性にｆ１ミれていると共に水素脆化の防止効果が犬き
り、シかも強度的に１どれ、特にｊ７，１、子炉の１１
，１言；’、ｉｌ ４：４ぐ−とじて顕著力効ら応Ｉ！
：肩するものである。
’ｉ果からり」らかな如く、水先り」に係る！ｆｆｉ介
ハ７ニウノ、基合金によれば、耐ノノユ乏−コローノヨ
ン性にｆ１ミれていると共に水素脆化の防止効果が犬き
り、シかも強度的に１どれ、特にｊ７，１、子炉の１１
，１言；’、ｉｌ ４：４ぐ−とじて顕著力効ら応Ｉ！
：肩するものである。
４１Σｌ ｉｆｕのＩＩＩ］単な３、兄１シ」図ｊｉｉ
ｋ１本兄四合金と原子力用ノ・７ニウムとのツノニラ
−コロージョン加遍試験による１１−５食のコｉｌ−行
状Ｉ、↑、（二を比ｉｉ’、＆ Ｌ、）こグラフである
。
ｋ１本兄四合金と原子力用ノ・７ニウムとのツノニラ
−コロージョン加遍試験による１１−５食のコｉｌ−行
状Ｉ、↑、（二を比ｉｉ’、＆ Ｌ、）こグラフである
。
出ノ、Ｉ＋ｆＩ人代程人 弁理士 鈴 江 武 彦腐
食Ｂ吾間（Ｅｌ）
食Ｂ吾間（Ｅｌ）
Claims (1)
- ハフニウム基に、ニオブ０．０１〜１４．８重量係、ジ
ルコニウム０．０１重）ｊＥ ５’以上の少なくとも１
ｆ、１ｌＩｆを含有し、且つこれら合金添加元紫の総針
が４０重量係以下である合金組織中にマルテンザイト結
晶組紗を有することをｔ庁徴とする開会ハフニウム基合
金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58083611A JPS59208044A (ja) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | 耐食ハフニウム基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58083611A JPS59208044A (ja) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | 耐食ハフニウム基合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59208044A true JPS59208044A (ja) | 1984-11-26 |
| JPS6239223B2 JPS6239223B2 (ja) | 1987-08-21 |
Family
ID=13807280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58083611A Granted JPS59208044A (ja) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | 耐食ハフニウム基合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59208044A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6028906A (en) * | 1997-08-22 | 2000-02-22 | Hitachi, Ltd. | Manufacturing method of control rod for boiling water reactor |
| US7459036B2 (en) * | 2003-03-07 | 2008-12-02 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd | Hafnium alloy target and process for producing the same |
| JP2013054037A (ja) * | 2012-11-20 | 2013-03-21 | Toshiba Corp | 原子炉制御棒 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104492849B (zh) * | 2014-11-29 | 2016-03-23 | 西安诺博尔稀贵金属材料有限公司 | 一种核反应堆用铪方棒的制备方法 |
-
1983
- 1983-05-13 JP JP58083611A patent/JPS59208044A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6028906A (en) * | 1997-08-22 | 2000-02-22 | Hitachi, Ltd. | Manufacturing method of control rod for boiling water reactor |
| US7459036B2 (en) * | 2003-03-07 | 2008-12-02 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd | Hafnium alloy target and process for producing the same |
| JP2013054037A (ja) * | 2012-11-20 | 2013-03-21 | Toshiba Corp | 原子炉制御棒 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6239223B2 (ja) | 1987-08-21 |
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