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[NRIMNews1989-08.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/2a7b4d5b-093a-4223-8f27-04fd7910e67c/download)

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漆原 英二

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[金材技研ニュース 1989 No.8](https://mdr.nims.go.jp/datasets/fb04b22f-59a4-4af6-9ac0-92618a764924)

## Fulltext

i①一．ゼEoo一一〇旦ωEo一垣o］一〇〇〇一〇0＝あ○蜆oo一］o－Eo－ooO］’oo’0E0f000眈o〇一一〇〇一〇一眈○眈ωEo．但≧聖三…ω…Z－ooω］0f←■1照射損伽発生過程の観察■高磁界磁石用の線材／最犬級磁石用施設■低誘導放射能材料／B1系超■導体の合成／溶固プール対流の抑制照射損傷を起こさせながらその場で観察5年計画でサブナノト□ンを開発　金属では，通常約O．5nm（㎜はナノメートルで、1㎜の100万分の1）の問隔で原子が規貝1」的に並んでいる。これらの原子は直径が0．1nm程度の非常に小さいものであるが，原子の並び方が変わると材料の性質も変わる。したがって，材料の性質についての多くの情報を与える原子の並び方やその動きを知ることは，材料研究にとって非常に有力な手段である。　当研究所では，昭和63年度から平成4年度までの5か年計画で，材料照射損傷その場分析・評価装置（サブナ」ノトロン）の開発を進めている。サブナノトロンという名称は，ナノメートル以下の微小な世界の出来事を見る装置ということに由来している。このサブナノトロンは，物質に電子やイオンを照射あるいは注入して原子の並び方を変化させ，その変化していく過程を原子レベルで観察することができるので，照射によって材料に生じる損傷の研究のみでなく新しい材料を作る研究にも，大いに役立つものと期待される。　開発中のサブナノトロンの概要を図で示したが，言式料を貫通した電子を磁気レンズで拡犬し，これにコンピュータを用いた画像処理を施して最高で100万倍の鮮明な試料の拡大像を，ブラウン管上に動画として映し出す。更に，電子を試料に照射する際に発生するX線や電子が試料を貫通する際に失われるエネルギーを調べて，極微小領域の組成分析もできるようにしてある。昭和63年度は，この図に示したサブナノトロン全体のうちのイオン照射系を作製し，既存の電子顕微鏡に接続した。　引続き，電子照射系，照射室系，原子観察系，損傷分析系，およびデータ解析系を順次作製する予定にしている。完成後のサブナノトロンは，これらの各種機能を組合わせた世界的にもユニークな装置になるので，国の内外に広く開放して共同研究を行う予定である。メタルイオン昭射系　函スイオン照射系拶’　試一験片質量・ギー分光器完成後のサブナノト回ン蜜竜融繊維分散強化した高強度局電気伝導度材料超電導線材の原材料が常伝導材料の有力候補　当研究所は，昨年度にスタートした科学技術庁の「超電導材料研究マルチコアプロジェクト」に参加し，15あるコアのうちの6コアを担当（金材技研ニュース，1988年，Nα5参照）している。このプロジェクトの超電導性能評価コアでは，80T（テスラ）級ロングパルスマグネット，40丁級ハイブリッドマグネット，20丁級大口径超電導マグネット，および超精密磁界マグネットを設置し，それらを使用して新超電導材料の性能評価を行うことになっている。　これらのマグネットのうち，80丁級と40丁級の高磁界マグネットに使用される強制冷却銅マグネットを完成させるためには，高強度で高電気伝導度の材料を開発する必要がある。一般に，電気伝導度の高い純金属は機械的強度が低く，これを合金化して強度を高めると電気伝導度が低下してしまう。そこで注目されるのが，当研究所が金属問化合物超電導多芯線材の製造法として開発したインサイチュー法に使用する2相合金である。銅一ニオブ合金や銅一バナジウム合金は成分元素がお互錫を溶解除去Lた後の凝固組織（左）と加工組織（右）の写真　　上段はCu－21vo1％Cr合金　　下段はCu－16vo1％Mo合金に固溶し合わないため，凝固するとニオブやバナジウムが銅素地の中に樹枝状に析出する。これを細線に加工するとニオブやバナジウムの細い繊維が均一に分散した線材になる。この線材内部にスズあるいはガリウムを拡散させてNb富SnまたはV．Ga極細多芯線材を生成させるのが，インサイチュー法である。　この製造工程の中問製品である銅一ニオブ線材や銅一バナジウム線材は，電気伝導度が高い銅素地の中にニオブやバナジウムの繊維が分散して強度を高めた，いわゆる繊維分散強化合金である。同じ方法で作られる繊維分散強化含金としては，このほかに銅一クロム系や銅　モりフテン系なとがある。写真の（1）は，通常のアーク溶解法で減圧アルゴン雰囲気中で溶解した銅一クロム合金の凝固組織で，銅素地の中に樹枝状のクロムが一様に析出している。この2相含金を室温で伸線加工したのが（2）で，クロムは細い繊維になっている。こうして得られた銅一クロム系の繊維分散強化合金は，表からわかるように銅一ニオブ系繊維分散強化合金に匹敵する機械的強度を示した。鋼の中へのクロムの固溶限はニオブよりも大きいので，銅一クロム系の電気伝導度は銅一ニオブ系よりも若干劣って’いる。　写真の（3）と（4）は，現在特性を測定中の銅一モリブデン系の凝固組織（モリブデンは球状になる）と加工組織である。なお，モリブデンは蒸気圧が高いので，10気圧のアルゴン雰囲気申で溶解した。当研究所では，高磁界マグネットに使用する高強度高電気伝導度材料の有力候補材料として，これらの合金を含めた2相含金の研究を進めている。加工した銅合金の室温における特性組　成（・ol％）純CuCu－10．2CrCu－10．5Nb加工度（％）99，899．89O．2％而寸力（MPa）345521530電気抵抗（μΩ・Cm）1，722．32．25導電率‡（％IACS）1O075，076．4＊国際標準軟銅線を基準にした相対値一280テスラ級ロングパノレスマグネット用施設が完成コンデンサバンクの容量は世界最大級　前のぺ一ジで述べたように，当研究所は昭和63年度より筑波支所内に80丁級ロングパルスマグネット用の施設を建設していたが，このほど約160m2の建物と電源・制御システム等が完成した。　定常的な磁界で現在の技術で発生できる最高のものは31丁程度（当研究所では40Tのものを研究開発中）であるが，酸化物超電導材料の特性を評価するためには，更に強い磁界が必要である。このような高磁界は，コンデンサバンクから瞬問的に大電流を流して，パルス状の磁界を発生させることにより得られる。しかし，酸化物超電導体の超電導臨界磁界，結晶の方向による超電導臨界磁界の変化，超電導発現機構の研究などを行うためには，単に磁界が高いだけではなく高磁界を持統する時問が長くなければならない。ところが，内外の既存ロングパルスマグネットの磁界発生時問は，表からわかるように80丁級のものでは1ms（1000分の1秒）程度にしか過ぎない。そこで，当研究所では筑波支所に発生時問が20ms程度の80丁級ロングパルスマグネットを平成2年度末に完成させる予定にしている。　今回完成した施設のコンデンサバンク（写真）は，160個のコンデンサによって構成されている。その容量は既存の80丁級ロングパルスマグネット用のもののほぼ2倍で，世界最大級のものである。内外の既存ロングパルスマグネット施　設　名容　量 発生磁界 発生時間（mF） （T） （mS）金材技研 128 （80） （20）（60） （18）大阪大学 62．5 88 ～1東京大学 14 54 ～10ツールーズ（仏） 25 61 ～100MIT　　（米） 12．5 68．4 ～11（　　〕内は計画値また，この施設ではマグネット内からの狽11定信号を光に変換し，光ファイバで伝達するようにしてある。これにより，測定者と計測系の間の電気的な絶縁を図っているのが，この施設の特長の1つである。　この施設には，現在60丁級のロングパルスマグネットが既に設置されており，これを使用して80丁級ロングパルスマグネットの完成のために必要なマグネットの形状や材料の研究を行うのと同時に，酸化物超電導体の物1生の測定や他分野の研究へのロングパルスマグネットの応用などの研究を進めることにしている。　80T，20msというのは世界最大級のロングパルスマグネットであり，高磁界物1生の研究を飛躍的に向上させるものとして，その完成が待たれる。い一筑波支所に完成した世界最大級のコンデンサバンクスポヅトニュース　核融合炉候補材料の低放射化と　高温強度の改善　核融含炉の構造材料としては，クロムを9％含むフェライト鋼の改良9Cr－1Mo鋼が，日米において有力候補に挙げられている。しかし，上記の従来鋼に含まれているモリブデンは，核融合炉で長期闘使用すると放射化され，強い誘導放射能を持つようになる。　当研究所では，モリブデンの代りに放射化の程度が低いタングステン，タンタル，およびバナジウムを周いた新しい9Crフェライト鋼を開発した。この9Cr－3W－0．1Ta－0．玉5V鋼は低誘導放射能で安全である上に，材料全体を微細なマルテンサイト組織にすると，従来の改良9Cr－1Mo鋼よリも優れた高溢強度を示す。30…竜20ギ漫緯楓10　．　　　　9Cr－3W－O．1？匪一〇．15V鑓／ミニニ4＼．敬」塾9Cr－1Mo鍋　　　　　、、10　　　　　　　　　100　　　　　　　　100θ　　　　　　　lOO00　　　　　　破1断i制鋼（h）600℃におけるクリープ破断時闘　　水溶液からビスマス系酸化物　　超電導体を合成　当研究所は，水溶液から複含酸化物の趨微粉を含成する研究を進めているが，このたび，比較的簡便なゾルーゲル法により，高Tc相のビスマス系酸化物超電導体の含成に成功した凸　今圓の方法では，クエン酸を含む水溶液にビスマス，ストロンチウム，カルシウム，および銅の各硝酸塩を1：1：112のモル比で加えて溶解し，これを加熱・濃繍してゲルに変える。ゲルとは、水溶液全体が寒天のように固まったものなので，水溶液から固体を沈殿させる方法とは違って，金属成分の組成が・最初に加えた組成からずれる恐れは全くない。このゲルは各金属成分が原子レベルで均一に漉ざり含っており，熱分解と高瀞の熱処理により各酸化物の混含物ではなく，複合酸化物の超微粒一子となった。　この複含酸化物の微粒予を845℃に2時間加熱した粉末は，臨剃、鶉、度が約75Kの低Tc梱超電導体であったが，更にペレットに成型して空気申で875。αこ240時間加熱してから炉内で冷却したものの電気祇抗は，高濫側から冷却していくと約110Kにおいて急激に大幅に低下し，高Tc槻が主成分であることが確かめられたむ　　溶接電極の形状で溶融プールの　　対流を抑制　当研究所は，ティグ溶接におけるマランゴニ対流を効果的に抑制する方法を考案した。マランゴニ対流とは，表面張力の小さいところから大きいところに向って溶融金属が動く現象である。　ステンレス鋼などでは，硫黄や酸素の含有量の多いものは高溢ほど表面張力が大きいので，溶融プールの表面では周辺から高温の申央音晴に向って対流が起こり，プールは狭く深くなる。ところが純度が良いものでは逆に高溢ほど表圃張力が小さいので，プール表繭の対流は中央から周辺に向うようになる。その結果，溶接に不肉きな広くて浅いプールになる。　そこで，当研究所では電極先端の形状を現在用いられている円錐形から襖形に変え，漢の刃の全繭からアークを発生させるようにした。その結果，プール表面における温度勾酉己が非常に小さくなって表面張力の差によるマランゴニ対流も弱くなり，品質の良いステンレス鋼でも比較的狭くて深いプールができるようになった。この方法が薄板の溶接に有効なことは，ティグ溶接に及ぽす不純物の影響に関するVAMASのラウンドロビンテストでも確認された。トピヅクス　　超電導に関する米国調査団、　　筑波支所を訪問　「日本における超電導」の実情を調べるための米国の小委員会のメンバーが，去る6月6日に当研究所筑波支所を訪闘した。この小委員金は，∬EC（臼本における技術を評価する委員会）の一環として位置づけられるもので，その実務はNSF（米国科学財団）とISTA（国際科学技術協会）が引受けているむ　今固来臼したのは，小委貴長で黒鉛の層聞化合物の研究で世界的に知られているマサチューセッツエ科大学のM．S，Dresse玉haus教授，V3Siの発見者のウエスチングハウス名誉研究員のJ．K．Hulm博士，璽い電子系の研究者として有名なカリフォルニア大学サンジェゴ校のM．B，Maple教授，ロスアラモス團立研究所先端材料センターのR．K．Quinn所長，それにNSFのP．J．Herer氏の5名で，この構成からみても我が国における趨電導研究に対する関心の深さが伺える。　彼らは当研究所におけるニオブ3アルミニウム極細多芯線やビスマス系高温酸化物趨電導体薄膜の製造ブロセスの研究に特に大きな興昧を示し，当研究所の高い研究ポテンシャルを調査団に印象付けることができた。9月の研究発表（国内分）学・協会名 闘催期闘 発　　　表　　　題　　　目 発表者（所属）国際電気化学会 9．工7～9．22 工．環流水銀及び流動ナトリウム申の高溢材料の腐 鈴木　正（力学）ほか（京都：京都獺際金1議場） 食2．粉末冶金法によるニッケル基趨含金の高漁腐食 箆塚　功（設計）ほか世界半趨体材料科学技衛会議 9、至7～9．22 ｝、Z・SeのLi不純物原子の不安定性と移動 佐々木泰造（物傍）ほか（横浜：閥内ホール）国際不働態会識 9．24～9．28 1．沸騰硝酸溶液印のバルブメタルの不働態に及ぽ 藤井哲雄（損傷）ほか（札醗：グリーンホテル） す酸化剤の影響溶　　嬢　　学　　会 9．26～9．28 王．35Ni－20Cr系含金肉盛溶接金属の再熱割れ防止 春日井孝農（組織）ほか（つくば：筑波大） 2．Fe系及ぴCo系非縞質箔のスポット溶接 働銘貞夫（組織）ほか3．モリブデン及ぴNi藻耐熱含金の単結晶材料の拡 大檎修（組織）ほか散接含4．電子ビームによる母材の溶融過程と又パイクの 塚本　進（組織）ほか形成機構一電子ビーム溶接現象に関する研究（第6報）一5．電予ビーム溶接時の溶融過程に及ぽす供試材並 塚本　進（組織）ほかびに溶接パラメータの影響一電子ビーム溶接現象に関する研究（第7報）一6．レーザ表繭処理によるオーステナイト系ステン 入江宏定（組織）ほかレス鋼溶接部の対硝酸耐食催の改善（1）7．プラズマ溶射による傾斜組成皮膜の形成 欄島　孟（組織）ほか8．最大応力基準試験による溶接継手の疲労籍命評 太田昭彦（環境）ほか価一横突含わせ継手の板厚効果の検討一9．ランダム荷重における溶接継手の海水申疲労き 太脳昭彦（環境）ほか裂伝ぱ特性応層物理挙会 9．27～9．30 王．MBEによるPbS／PbCdSrS多璽鐙子歩炉魏レー 小口信行（表面）ほか（橘岡：禰簡工大） ザの作製挙・協会名 闘催期闘 発　　　表　　　題　　　目 発表者（所属）応層物理掌会 9．27～9．30 2．InSb基板上への組成勾配層を含むA1工nSち／ 橘本伸哉（表酬ほか（福岡：福1爾工大） GdInSbDH構造のエピタキシャル成長3，M　B　EによるPbS／PbC暮SrS多璽最子井戸構造 知京鐙裕（表1耐ほかの作製4．レーザ獺射によるGaAs低濫MB　E成長 1靭’湘雄（表剛ほか5、分子線法によるPd－Te金属閲化合物薄膜の含成 矢脳雅槻（表繭）ほかエピタキシャル成・蔓6．金属プレカーサの方剃凝蘭による金属一高Tc酸 芦叶一正（第1）ほか化物複含超伝導体の試作7．Bi系ドクターブレードテープによる穫層型趨電 声口十一正（第1）ほか導コイルの試作8．m系，B1系酸化物超伝導体単結晶の磁気特11彗… 熊倉洛明（第1）ほか日本金属学会 9．29～10．1 1．新素粉末漉含法による各種チタン含金の製造と 萩原益夫（力学）ほか（札幌：北海遭大） 高漁特性2．9Cr－2Mo鋼のナトリウム申の腐食挙動に及ぼ 武藤功（力学）ほかす窒素の影響3．機械的含金酸化物分敵強化フェライト系鋼の液 鈴木　正（力学）ほか体ナトリウム申の挙動に及ぽす窒索及び酸素の理’糊亜4，L…20－B203－Li2S04系固体電解質によるS0、セ 笠原　章（反応）ほかンサー5．B1一系趨伝導酸化物薄膜の断繭Iの透過電子顕微 池脳省三（表耐ほか鍍観察6．A…203コーティング層の募■」離に対する分敵Y203 池則雄二（表酬ほかとPの影饗7．Arイオン注入による金属閲化含物NiA！表醐の ’斎騰一男（表耐ほか色調変化8．Mo単結晶材料の拡赦接含 大概　修（組繊）ほか9．ファンダメンタル・パラメータ法によるニッケ 伊藤真二（訓則〕ほかル基耐熱含金の蛍光X線分析IO．実用総成をもつp型（Bi，Sb）2Te3焼結体の熱電 磯m幸宏（奇i1舳ほか特性1I．インパルスカ艘熱柵土i法による微最酸素定鐙にお 音閥孝之（蕎十洲ほかけるブランク値低減化の検討12．マルテンサイト変態のバりアント逮択に及ぽす ’’占林英一（計舳試料形状の影響13．TiA1金属閲化含物の運1向ひずみ制御疲労特惟 下平益夫（損傷）ほか14，Bi一系酸化物テープの組織と趨伝導特性 熊倉渚■州第1）ほか15．Ti－6A1－4V含金の極低撤疲労における微小き裂 梅澤修（第1）ほかの発生16．第3元素を添加したTiA1基含金の高漁酸化挙動 笠原和馴第3）ほか17．恒溢鍛造したTiA1化含物の高溜一引張特惟 僑木　稔（第3）ほか18．TiAlにおける第3元繁の固溶サイトの予測法 橋本鑑紀（第3）ほかI9．イオンプレーティングによって作製したNi－T…C 石蘭　箪（第3）ほか複合皮膜のスクラッチ婁式験学・協会名 闘催期悶 発　　　表　　　題　　　蟹 発表者（所属）20，F　T含成におけるFe－TiN系複含超微粒子の触 大野　悟（第4）ほか媒作用目本鉄鋼協会 9．29～至O．I 1．各種環境下のTi－6Al一名Vのフレッティング疲労 丸山典夫（力学）ほか（札幌：北海遼大） 特性2．多元系Ti含金におけるα一β桐平衡に及ぽす酸 小野寺秀博（設計）ほか素の影饗3．官能検査による光学顕微鏡組織の解析 粟原　豊（設計）ほか4．N湛単緒晶含金の総織及びクリープ破断特性に 山縣敏樽（設喬十）ほか及ぼす含金組織の変動の影響5．石炭低カロリーガス化発電用ガスタービン材料 新井　隆（設喬十）ほかの評価6．SiCウィスカ及ぴ粒子分散複合材料の疲労特性 増田千禾Ij（訓貝11）ほか7，SiCウィスカ及ぴ粒子分散複含材料の疲労き裂 増田千利（計測）ほか成長特性8．SOR　X線CTによる複含材料の内部繊維観察条 増肥予利（計洲ほか件の検討9．ボロン繊縦特性評価 田中義久（計測）ほか10．黒鉛炉原子吸光法によるニッケル基耐熱合金申 井出邦和（計1員1j）ほかの微量カドミウムの定量ユ1．ばね鋼S　U　P　g　Aの疲労強度と介在物 金澤健二（環境）ほか12．疲労き裂の発生と伝ぱに及ぽす酸化の効果 金澤健二（環境）ほか13．球状黒鉛鋳鉄の破壊靱性に及ぽす黒鉛分布の影 申野恵司（環境）ほか響工ゑ．S　U　S32〕こおけるクリープ破壊様式と微細組 田中秀雄（環境）ほか織15．S　U　S321鋼のクリープ疲労相互作用とクリー 久保　滴（環境）ほかプ鎖傷様茸との関連16．Udi㎜et－500含金の長時間クリープ破断特性と微 被川賢二（環境）ほか細総織I7．高マンガン鋼の極低温における高サイクル疲労 由利哲美（第1）ほか特性玉8．純チタンの極低温における強度と靱性 長井　簿（第1）ほか19．B1系酸化物趨電導テープの組織と特性 熊倉浩明（第1）ほか20．M－26Cr－17W含金の王273Kにおける時効硬化 平賀啓二郎（第2〕ほか挙動21．Fe－Ni－Mn－Cr系ヅ強化型含金の電子ビーム 平賀啓二二郎（第2）溶接性（極低濫用非磁性鉄基超合金の開発一lV）22、電子ビーム溶接したFe－Ni－Mn－Cr基含金薄板 平賀啓二郎（第2）ほか材の低溜、強度（極低漁用非磁性鉄基趨合金の開発一V）23．Ni－23Cr－18Wの低サイクル疲労特性に及ぽす 中曽根補訓第2）ほか時効の影響2垂．圧力容暑綱鋼溶接継手の商温水申疲労き裂伝ぱ 永田徳雄（第5）ほか挙動に関する研究中村科学技術庁長官当研究所を視察　中村科学技術庁長官は平成元年7月3日，当研究所筑波支所を視察された。　新居所長（左から2人目）の説明を受ける中村科学技術庁長官（手前右から2人目）クリープ受託試験の現況　当研究所は，昭和42年に制定された「金属材料技術研究所クリープ試験受託規程」　（科学技術庁訓令第69号）および「金属材料技術研究所クリープ試験受託約款」に基づいて，企業等からの委託を受け，クリープ試験を実施しています。　昭和42年度に開始してから昭和63年度まで22年問を経過しましたが，ここでは63年度の試験実施状況について報告します。　受託試験受理状況は下表に示すとおりで，昭和63年度については，件数が59件（前年度よりの継続27件，新規32件），試験片数407本，延試験時問が1，225，901時問で，試験片1本当りの平均試験時問は，クリープ試験が3，546時問，クリープ破断試験が2，162時問です。受託試験受理状況区 分 42～62年度 63年度 計受理件数（件） 159 19 178クリープ試　　験温度別試験片数　（本）300～600C601～80ぴC801～1000℃ 1，13ユ　152　129 1122624 1．243　178　153小　　計 1．412 162 1，574受理件数（件） 408 13 421クリープ破断試験温度別試験片数　（本）300～600C601～800℃801～1000℃ 3．3281．195　722 811927 3．4091．214　749小・　計 5，245 127 5，372合　　計 受理件数（件） 567 32 599試験片数（本） 6，657 289 6，946◆短　信◆●人事異動　平成元年7月1日　採　　用　庶務課長　永田義孝（日本原子力研　　　　　　究所建設部建設業務課長）配置換 科学技術庁原子力局政策課立地地域対策室長　酒見雄孝（庶務課長）　　　　　　　通巻368号発行所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　〒153東京都目黒区中目黒2－3－12　　　　TEL　（03）719－2271，　FAX　（03）792－3337　　　　　　平成元年8月発行編集兼発行人　　漆原英二印　刷株式会社三興印刷