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[NRIMNews1985-02.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/1e179562-3e88-4bbb-9ead-8ae09a9adbc7/download)

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越川 隆光

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[金材技研ニュース 1985 No.2](https://mdr.nims.go.jp/datasets/d2daeb6b-bfe5-479d-83b9-21fd38c513be)

## Fulltext

金属技研ニュース　1985　No.2’閥．．．i①一．ゼEoo一一〇旦ωEoo○コーooo－oo＝あ○蜆oo一］o－Eo－ooo］’oo’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈ωEo．但≧聖三…ω…Z－ooω］0f←● ●■士’1’’葦鰍、，阯　．　，，臓■…金属と有機物のハイブリッド‘‘磁性流体”超微細粒金属磁1生流体を開発　磁性流体は液体であるにもかかわらず，磁界をかけると通常の鉄の塊のように強く磁化する物質である。この一見変った物質は，直径約100A（10■5㎜）の強磁性微粒子を，炭化水素油などの液体中に高濃度で分散させたハイブリッドで，粒子は界面活性剤で被覆されているため凝集することなく，均一に分散している。　磁性流体は，流体としての性質と磁性との相互作用で，特殊な性質を示し，現辛11，主として回転軸真空シールに利用されている。この場合，油状で軸と輔受けのすき問を充たしている磁性流体が，そのすき問に磁界をかけることにより，弾性のあるゴムのような状態となり，高い圧力差の下でもシーリング効果を発揮する。’さらに磁性流体エンジン，ディスプレー，光・電波・音波などの制御素子への応用が提案されているが，これを実現するためには磁化の大きい高性能磁性流体の開発が前提である。　現在用いられている酸化鉄微粒子による磁性流体の磁化の大きさは，200～400ガウスが限界であるが，鉄（Fe），コバルト（Co）などの強磁性金属微粒子を用いた場合1500ガウス程度が期待できる。しかし，磁性の大きい微粒子は凝集しやすく，それを防ぐためには粒子をさらに微細にすることが必要である。　当研究所では，界面活性剤で覆われた炭化水素油面に金属を直接真空蒸着し，蒸着の初期に，粒度の揃った微粒子が個々に孤立して液面に形成された状態（島状構造）を利用した金属粉磁性流体を製造する方法を開発した。この方法により現イl1得られているCo磁性流体は，50～80Aの粒径をもつCo粒子が，アミノ基を極性基とする鎖状有機分子に包まれ，トルエン中に分故した構造をもち，磁性の強さは約300ガウスである。　この方法は，CoのほかFe，Fe－Co合金にも適用することができるほか，これら金属の粒子径を制御すること，・いったん製造した磁性流体を使用目的に応じて種々の溶媒に置換することも可能である。　現花，磁化の値をさらに大きくすることおよび金属磁性流体の示す物性について研究を進めている。∴1が写真　当研究所で■製造したコバルト磁性流体の電子　　顕微鏡写真。1自己修復性皮膜を利用した固相接含界面の構造制御により接合力強化　極めて厳しい条件下で作動する核融合炉やガスタービン用材料は，強靱で，優れた耐熱，耐食，耐摩耗性を有することが要求される。このためには靱性，加工性に優れた金属の表面に，耐熱，耐食およぴ耐摩粍性に優れたセラミックスを接含した表面複合化材料が最も有望とされている。しかしながら従米の表面複合化材料は，金属とセラミックスの密着が悪く，セラミックス層が割れたり剥離したりするという大きな欠点をもっている。　当研究所では，これまで金属材料の表面について活発な研究を行ってきたが，SUS321ステンレス鋼のようにチタン（Ti）を含む含金を真空中で加熱すると，表面に炭化チタン（TiC）皮膜が析出するという現象を見いだした。この皮膜は衆1」離しても加熱すると再び合金内部から再生し，自己修復性を示した。このように合金内部から析出した皮膜は，その構成元素が合金の表面から内部へと濃度勾配をもっているため，合金表面とのなじみは当然良いものと考えられる。そこで，この皮膜を金属とセラミックスの接合に利用することを考えた。あらかじめTiCを表面析出させたSUS321ステンレス鋼に，活性化反応蒸着法（イオン化した元素を蒸着する方法）によるTiCのコーティングを試みた。この試料に真空中で熱サイクルを与えたが，コーティング皮膜の亀裂の伝ぱは少なかった。このように界面の構造を接合に都合の良いように制御することによって、優れたセラミックコrティング皮膜が得られることを確認した。　金属にセラミックスの板を接合した材料は，スペースシャトルなどに使用され，剥離の問題で注目をあびたが，バインダーを使用せず，固体同士が接合する固相接合を用いれば，さらに高温で安定なものを作ることができる。そこでさらに自己修復皮膜を固相接合に利用することを試みた。　Tiを含むSUS321ステンレス鋼とTiを含まない304ステンレス鋼を超高真空，水素およびアルゴンガス雰囲気中で，アルミナ・ブロックにO．8㎏f／mm2の圧力で押し付け1200℃，10分問加熱した。予想したとお丹）321ステンレス鋼の場合はいずれの雰囲気の場合もよく接合し，その強度は約2．6k釧mm2であった。破断部を走査型電子顕微鏡（SEM）で観察すると写真aに示すようにアルミナが金属側に付着しており，破断はアルミナ母材中で起こっていることから，セラミックスの種類や加工条件を選ぷことによりさらに強力な固相接合が得られることが予想される。これに反してTiを含まないSUS304ステンレス鋼の場合は，写真bに示すようにアルミナ母材が押し付けられた痕跡が残っているだけで，接合は行われていない。そして，このステンレス鋼表面にイオウが偏析していることが認められた。以上のことは，TiCの析出により界面の構造を制御した合金は，セラミックスとの固相接合が可能であることを示唆しており，今後の研究によって，多方面に応用できる強力な表面複合化材料の開発が期待される。写；a，b　言式．験後の金属1則のSEM像。　A：ステンレス素地。　B：ステンレスに接合したアルミナの破面。　C1ステンレスにアルミナを押し付けた痕跡。スポヅトニュ’ス機械的性質に優れしかも経済的なAトPb－Bi超電導線材を開発　最近新しい医療用断層診断装置NMR－CTが注目されている。これは2テスラ（T）程度の磁界で作動するが，通常の磁石の代りに超電導マグネットを使用すれば高性能化と高精度化が可能となる。そしてこの程度の磁界を得るための超電導線材として，従来のニオブ（Nb）系の代りに，2．2Tの臨界磁界をもつ鉛（Pb）一ビスマス（Bi）合金系が使用できる。Pb－Bi系は加工が容易で，経済的な利点をもっているが，機械的強度の面で問題があつた。　当研究所では，A1－Pb－Bi合金を引抜き加工することにより，A1栂相中にPb－Bi合金繊維が弓1抜き方向に配列した構造をもつ超電導線材を開発した。この材料中のA1母相は強度を高めるのに役立つほか，超電導状態を安定に保つための保護材として働く。この線材の超電導性を保つ最大の電流密度は4．2K，1Tで103A／cm2を超え，実用化への道が期待される。　　（科学技術振典調幣舳汁究j形状記憶効果をもつ鋼を発見　あらかじめ変形させたものを一定沮度に加熱すると以前の形に戻るという特性をもつ形状記憶合金は，字宙船のアンテナなどに使用されている。しかしながらこのユニrクな機能をもつ材料はほとんどが高価な非鉄系合金である。　当研究所では，機械的性質が優れしかも経済的なオーステナイト童岡でこの効果をもつものを見いだした。これは変形の際，応力誘起変態し，試料形状の変化につれて生じた板状マルテンサイト（塑性変形はない）が，加熱によりもとの形のオーステナイトに戻る特性を利用したもので，オーステナイトも型性変形しない（弾性変形のみ〕ことが条件となる。　現花までにNi27～30％，CO，4－0．8％の鋼が得られたが，変形沮度は一196℃，復元溢度は300～400℃である。この温度差を舳めるため，第3元素の添加の効果などについて目下研究を進めている。　　　　　　（機能材料研究部）　アーク炉による金属粒子　製造企業化研究の段階ヘ　アーク炉などで溶解した金属を高速回転子に滴下し，遠心力により飛散させることにより，粒子を製造する方法を開発した。本法は，装置内の不活性雰囲気を変えることにより冷却速度を制御することが可能で，融一点の高低を問わず金属粒子を得ることができる。　木法の企業化研究が，新枝術開発事業団のあっせんにより，石袖金属典業㈱において進められている。写真に示す実用化試験装瞳で，銀合金など貨金属材料について良好な結果が得られてお■〕，量産化も近い。　　　（工業化研究部）写真　金属粒子製造装置超音波非破壊検査法によるクリープ損傷の定量化に成功　火力発電プラント設備の多くは老朽化が進んでおり，耐用年数に近づいているものも多い。したがってプラントの信頼性，安全性確保の点から，材料の余寿命の予測は重要な諜趣となっている。　余寿命予測には，ク■」一プ破断試験などによる破壊検査が主として行われてきた。そして材料の密度低下は，クリープ余寿命と密接な関係にあることがわかってきた。非破壊検査による余寿命予浪1」が確立されれば，定期検査時に適用でき，材料を破壊することなく検査できるので，得られるメー1ツトは極めて大きい。　そこで当研究所では，長11寺1葺」クリープにより欠鮒が生じ，密」変の異なるボイラー用釧の超音波特性を調べた。その結果，音速の低下、エネルギー杣失の坤大と密度低下が密接に対応することを見いだした。この結果，クリープ州班の非破壊白勺定量化が’l1丁能となった。　　　　　　（材米≡ト強さ何F究剖｛）　　磁気冷凍作業物質の　　評価試験装置を試作　当研究所では，科学技術振興調搾批研究の一環として，気化したヘリウムを州夜化し，さらに超流動ヘリウムを作る極低1’1■岬倣気1令凍機に用いられる作1薬物｛」〔（希土舳鮒1三体）の閉発研究を逃めている。そして今回そσ）三1平仙i言式鮫装概を拭作した。　木装慨は繊縦強化プラスチック（FRM）製低淑容器内に組み込んだパルス型超電導磁石により6テスラの磁界で，断熱容器内の言式駄物質を5秒以内で磁化あるいは消磁できる。そしてこれに伴って発生あるいは吸収する熱量を測定する。また磁界を一定に保持した状態で言式験物質の熱伝導卒を測定することもできる。超電導磁石は内径80皿mφの円筒状コイルを重ねたスプー」ツト・ソレノイド型で，磁界の均一1生が高く，種々のバターンで磁化あるいは消磁が可能である。　現在，本装置を用いて、新たに開発したGd3（G固。一、A1茸）5012ガーネット単結晶の冷凍性能を調ぺている。（極低温機器材料研究グループ）1984年外国人来訪者一覧（筑波支所）來訪者含喬i’l18名畷　　　名西　　ド　イ　ツ司・　　　　願撚ア　　メ　　■」　カタ　　　　　　イイ　ギ　ー』　スオ『ス’トラー』アフ　　フ　　ン　　スス　　イ　　スイ　　ン　　ドシンガボールオ　ラ　ン　ダそ　　の　　他人数222120lO432｝1128月　日1，244．36，198．2壬9．69，219．2710．3三〇．23王王．ヨo王2．1工2，133，294．l08．3王9．7王王．9工2，412．lO12，144．57，199．28i1，712．3王．63．王34．王89．25工2，1O12．lO12．ll12．1212．王7IO．225．15，158．24n．82．69，125，113，193．20王2．王45．王9氏　　　　名．Dr．■Wi趾㎏Mr．G．P曲owDr．H．Adri≡mDr．P．ほ固冊onProf．K．E．HeusI但r沁．Ro11r吐咀o布伽一H肥h宣Dr．E．Fo刮田曲Dr．C．Str鵬sbw雌rProf．H．Ul］moierMr．D．K日1哩廿田Mr．M．P．M舶ht孫梼琴室董媛嚇兆I睨氏■葛庭燧所長蕎乍漉元氏」三得瑚氏奪1－1亙徳蕨媛羅　　　鰐蜜優金寺蝋糊教授雑松1嘩埋カ教綬繊国鮒弊蕎己藷’クラ7’Mr．Kim」i皿woo箏　　　所長Dr．糺Tm雛D1・．；しJ．M屈r彗hDr．糺J．W肥112wskiDr．八丁汕d酊Mr．FIA　GamerMr．P．W．Tr舶terMr．P．J．M皿i肥■Mr．E－P．Sヨ皿o祀咀Prof．D．A趾ob凹o出．Mr．N．R＾趾㎜oProf．乱A．Stmdlj皿gProf．G．W．C爬enwoodProf．A正：ndorsbe巴1）r－P．M．K喧皿yDr．J．C．V齪㎜哩rDrG．or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