【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.04】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23KT0041
利用課題名 / Title
3MeVビームの多重照射に耐えられる高靭性タングステン材料の開発
利用した実施機関 / Support Institute
京都大学 / Kyoto Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）その他/Others（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
電子線後方散乱回折, 高融点金属合金,電子顕微鏡/ Electronic microscope
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
長江 正寛
所属名 / Affiliation
公益財団法人 応用科学研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
清村 勤,根本 隆
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）,機器利用/Equipment Utilization
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
KT-403：モノクロメータ搭載低加速原子分解能分析電子顕微鏡
KT-408：デュアルビーム走査電子顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
タングステンの脆い欠点を克服するため、タングステンの結晶粒の結合の強化を行い、ビームエネルギー3 MeVの負水素イオンビームを照射しても割れない延性を示す高靭性タングステン材料を開発する。割れない粘りのある高靭性タングステン材料を元に、加速器のビームターゲットでも使用できる新たな高靭性タングステンを製作する。
実験 / Experimental
タングステンと炭化チタンの複合粉末をHIP焼結し、W-TiC系合金焼結体を作製した。得られた焼結体から厚さ0.1mm、直径3mmのTEMディスクを切り出し、電解研磨によってTEM観察用試料を作製した。焼結体の一部については鏡面研磨を行った後、電解研磨を行いEBSD分析を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
図1にW-TiC系合金焼結体のSTEM像および元素マッピング結果を示す。数十ナノ～2ミクロン程度の粒径分布を持つ析出粒子が分散していることが分かる。元素マッピングの結果からは、Tiが存在している析出物の所にCとOが存在しているように見えている。図1のSTEM像中に赤丸で示した3か所(析出物2か所と母相W)について点分析を行ったところ、Cの特性Ｘ線スペクトルは殆ど確認できなかった。点分析1の箇所は析出物とWが重なっており(試料厚さが厚い)、全体的なバックグランド強度が上昇する結果、Cのエネルギー位置に相当する信号強度が周りに比べて相対的に増加したと考えられる。他の複数視野で行った元素マッピング結果も同様な傾向を示したことから、今回作製した焼結体中ではTiが酸化物として析出していると判断される。複数の析出物について電子線回折を行ったところ、多くの粒子がルチル型のTiO2として指数付けが可能であった。粉末調整から焼結行程のどこかの段階で酸素が混入したと考えられ、プロセス全体の脱酸素化を再検討する必要がある。
図2にEBSD分析で得られたW-TiC系合金焼結体の方位マップを示す。差方位角度分布(Misorientation Angle)はマッケンジープロットに近い分布を示したことから、焼結体中のW結晶はランダムな配向状態であることが分かる。EBSD分析の結果から求めたW結晶の平均粒径は4.82ミクロンであった。焼結前のW微粉末の粒径は約50ナノであり、HIP焼結によって約100倍の粒子径に成長していることが分かった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1. WｰTiC系合金焼結体のSTEM像および元素マッピング結果
図2. W-TiC系合金焼結体の方位マップ
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件