Decoupling Strain-Rate Sensitivity and Deformation Length Scale Effects in Neutron-Irradiated Tungsten: A Coupled Nano-Indentation, HR-EBSD and Crystal Plasticity Study

本論文は中性子照射されたタングステン単結晶において、ナノインデンテーション・高分解能EBSD・結晶塑性有限要素法を組み合わせ、ひずみ速度感受性と変形長スケール効果を実験的に分離した。従来の球形圧子試験では両効果が共役するため定量分離が困難だったが、ひずみ速度3.2e-5～3.2e-3/sの広範条件下での測定とモデル検証により、ひずみ速度は熱活性化塑性流動応力を、圧子深さは塑性領域進化・パイルアップ・幾何学的必然転位(GND)蓄積を支配することを示唆した。[L3]

CPFEモデルは照射誘起障害硬化・ひずみ勾配強化・ひずみ依存軟化を統合し、単一実験条件での較正後、パラメータ調整なしに全ひずみ速度条件で検証され、さらに多結晶立方体圧縮応答も予測した。照射は障害強度を増加させ変形局所化を促進するが、熱活性化メカニズムとの整合性が保たれていることが確認された。この汎用フレームワークは遷移負荷下での照射硬化材料の構成則モデル化に堅牢な基盤を提供する。[L3]

実用性の観点では、本成果は原子炉構造材料（特に将来の高温・高照射環境）の長期信頼性評価設計に資するが、LiBやNa-ion電池などの次世代電池材料との直接的な関連性は低い。日本原子力研究開発機構やIHI等の核融合プロジェクト関係機関の材料開発部門との連携により、国内原子力インフラの競争力維持に間接的に寄与する可能性がある。[L3]