Vanadium alloys are regarded as promising candidate structural materials for the advanced blanket concept in fusion reactors due to their low activation, good high-temperature strength and, in particular, their compatibility with liquid lithium. In the present work, six kinds of V–5Cr–5Ti alloys under heavy cold work with deformation amounts of 40%, 60% and 80%, and/or subsequent annealing were investigated. Irradiation damage of 0.1, 0.3 and 0.5 dpa was introduced in both specimens using 352.8 MeV Fe ions at 100 °C. Electron backscattered diffraction and transmission electron microscopy (TEM) were used to investigate pre-irradiation microstructures such as grains, dislocations, precipitates and bubbles. X-ray diffraction was used to evaluate the pre-existing dislocation density and TEM was used to image the irradiation defects. The change in hardness was evaluated using micro-hardness tests. Before irradiation, the hardness increased with the increasing deformation amount but decreased after subsequent annealing. Dislocation cells turning into sub-grains with low-angle boundaries were observed, while the deformation amount reached 80% in cold-worked specimens. After irradiation, hardening was observed in all specimens and at all irradiation doses, and a power-law relation was observed in dose-dependent hardening. The effect of the initial microstructure on irradiation hardening was discussed in terms of the sink strength while ignoring grains and precipitates due to their large size. Pre-existing bubbles could effectively reduce irradiation hardening compared with previous results. Meanwhile, with the increasing sink strength of dislocations, hardening decreased in a different manner in cold-worked and annealed specimens. The irradiation defects in some specimens were investigated to clarify the inherent mechanism in the relationship between the initial microstructures and irradiation hardening.
バナジウム合金は、その低放射化特性、優れた高温強度、そして特に液体リチウムとの適合性により、核融合炉の先進ブランケット構造材料の有力な候補と見なされている。本研究では、40%、60%、80%の強冷間加工および/またはその後の焼鈍を施した6種類のV–5Cr–5Ti合金を調査した。両試験片に対し、100°Cで352.8 MeVのFeイオンを用いて0.1、0.3、0.5 dpaの照射損傷を導入した。電子後方散乱回折および透過型電子顕微鏡（TEM）を用いて、粒、転位、析出物、バブルなどの照射前微細組織を調査した。X線回折を用いて既存の転位密度を評価し、TEMを用いて照射欠陥を観察した。硬度変化はマイクロビッカース硬さ試験を用いて評価した。照射前の硬度は加工度の増加とともに上昇したが、その後の焼鈍により低下した。冷間加工材において加工度が80%に達すると、転位セルが低角粒界を有するサブグレインへと変化することが観察された。照射後、すべての試験片およびすべての照射量において硬化が観察され、照射量依存の硬化にはべき乗則の関係が見られた。初期微細組織が照射硬化に及ぼす影響は、粒と析出物はサイズが大きいため無視し、シンク強度の観点から考察した。既存のバブルは、従来の結果と比較して照射硬化を効果的に低減できることが示された。一方、転位のシンク強度の増加に伴い、硬化の減少の様式は冷間加工材と焼鈍材で異なることが明らかとなった。初期微細組織と照射硬化の関係における内在的メカニズムを解明するため、一部の試験片の照射欠陥を調査した。