The dependence of hydrogen-induced intergranular blistering on the grain boundary (GB) was investigated in chemical vapor deposition tungsten (CVD-W). Three specific inclined CVD-W samples were prepared by cutting across the surface at specific angles. Microstructure analysis, conducted via electron backscatter diffraction, confirmed that the inclined cutting does not alter the relationship between neighboring grains in the sample, but changes the surface grain orientations in the crystallographic coordinate system with the normal surface along the Z-axis. Following D plasma exposure at a fluence of ∼2.0 × 1025 m−2, a flux of ∼1.0 × 1021 m−2s−1, and a sample temperature of ∼500 K, intergranular blistering is predominant in all four samples. The most pronounced intergranular blistering was observed in the sample with a minimum GB inclination angle of 60°. A comprehensive analysis was conducted by effectively decoupling the contributions from the macroscopic degrees of freedom (MDFs) and external degrees of freedom (EDFs) of a GB. No clear dependence of blistering was observed in GB MDFs that describe the misorientation across a GB plane between two grains. It is proposed that intergranular blister formation is primarily governed by the EDFs of the GB, including grain orientation and the dihedral angle between the GB plane and the surface. Grains with orientations distributed near the center of the inverse pole figure map were found to exhibit a higher susceptibility to blistering, which contrasts with the commonly reported propensity of grains with <111> orientation. The discussion indicates that the influence of grain orientation on blistering in this study is linked to the D concentration, which affects blister nucleation. Besides, blisters in the inclined samples are present on the side of GBs with acute dihedral angles, with cavity locating on the GBs with triple junctions or large curvature variations. Microstructural features identified in this work as vulnerable to blistering should therefore be avoided to mitigate blistering either during material fabrication or during in situ repair of first-wall or divertor materials.
水素誘起粒界ブリスター形成の粒界依存性を、化学気相成長タングステン(CVD-W)において調査した。特定の角度で表面を横切る切断により、3つの特定の傾斜CVD-W試料を作製した。電子後方散乱回折を用いて実施した微細組織解析により、傾斜切断は試料内の隣接結晶粒間の関係を変えないが、表面法線をZ軸とする結晶座標系における表面結晶粒方位を変えることが確認された。フルエンス〜2.0×10^25 m^−2、フラックス〜1.0×10^21 m^−2s^−1、試料温度〜500 KでのDプラズマ曝露後、粒界ブリスター形成は4つすべての試料において支配的であった。最も顕著な粒界ブリスター形成は、最小粒界傾斜角が60°の試料で観察された。粒界の巨視的自由度(MDFs)と外部的自由度(EDFs)からの寄与を効果的に分離することにより、包括的な解析を行った。2つの結晶粒間の粒界面にわたるミスオリエンテーションを記述する粒界MDFsには、ブリスター形成の明確な依存性は観察されなかった。粒界ブリスター形成は、結晶粒方位や粒界面と表面との間の二面角を含む、粒界のEDFsによって主に支配されることが提案される。逆極点図の中心付近に分布する方位を持つ結晶粒は、ブリスター形成に対してより高い感受性を示すことが見いだされた。これは、一般的に報告されている<111>方位を有する結晶粒の傾向とは対照的である。考察により、本研究におけるブリスター形成に対する結晶粒方位の影響は、ブリスター核形成に影響を与えるD濃度に関連していることが示される。さらに、傾斜試料中のブリスターは、鋭い二面角を有する粒界の側に存在し、空洞は三重点または大きな曲率変化を有する粒界上に位置していた。したがって、本研究でブリスター形成に対して脆弱であると特定された微細組織的特徴は、材料製作中または第一壁・ダイバータ材料のその場修復中にブリスター形成を軽減するために回避されるべきである。