合肥工業大学、3Dプリント中性子耐性鋼の研究で新たな進歩を遂げる

合肥工業大学、3Dプリント中性子耐性鋼の研究で新たな進歩を遂げる
出典:中国科学院

最近、中国科学院合肥物理科学研究所原子力安全技術研究所は、3Dプリント中国製耐中性子鋼(「CLAM鋼」と呼ばれる)の研究で新たな進歩を遂げました。研究者らは、熱間静水圧プレスと焼き戻し熱処理を組み合わせて3Dプリント材料の微小欠陥と異方性の問題を解決し、高強度で靭性の高い3DプリントCLAM鋼を実現した。関連結果は国際誌「Journal of Nuclear Materials」に掲載された。

3D プリント技術は、小型化された複雑な部品を作製する際に独自の利点があります。 CLAM鋼は、原子力安全研究所チームによって開発された、独自の知的財産権を持つ中国の耐中性子鋼です。核融合炉、核融合・核分裂ハイブリッド炉、核分裂鉛ベースの原子炉などの先進的な原子力システムに使用できます。これまで、原子力安全研究所のチームは、選択的レーザー溶融技術を使用して、CLAM 鋼製核融合炉被覆管の最初の壁サンプルの 3D プリントを実現していました。しかし、3Dプリントの層状成形特性により、成形された材料は異方性の機械的特性と多くの微小欠陥を持ちます。強度と靭性は性能上の欠陥であり、材料の使用安全性に重大な影響を及ぼす可能性があります。

3D プリントされた CLAM 鋼のさまざまな方向の引張特性と、HIP および焼き戻し処理の前後の構造の TEM 画像。この問題を解決するために、研究者は、焼き戻し熱処理と組み合わせた熱間静水圧プレス (HIP) を使用して、3D プリントされた CLAM 鋼を処理しました。結果は、1150℃の高温と150MPaの高圧のHIPの作用下で、3Dプリント材料の異方性を排除し、融合不良などの微小欠陥の塑性変形を埋めることができることを示しています。同時に、焼入れと焼戻しの熱処理を組み合わせることで焼戻しマルテンサイト組織が得られ、材料の強度と靭性が良好に調和します。この研究結果は、高性能部品の 3D プリントにとって重要な材料サポートと技術的保証を提供します。

この研究は、国家重点基礎研究開発計画、中国科学院百人計画、中国国家自然科学基金、安徽省自然科学基金の資金提供を受けて実施されました。

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