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林 弘

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[金材技研ニュース 1974 No.9](https://mdr.nims.go.jp/datasets/5d610c3e-f65c-480a-9c18-dcf5480a216a)

## Fulltext

金材技研ニュース　1974　No.9七Φ一．ゼEoo一一〇⊂ωE0箏○コーooo－o〕0＝あ○蜆oo．］o－Eo－o呵o］一〇〇〕’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈ωEo．ゼ≧里三…ω…Z－o○餉］o〕f←‘1m．9金属材料技術研究所V－Cr合金の高温脆化　Vは核的性質や高温強度などがすぐれていることから高速増殖炉の燃料被覆管材料として，また最近では核融合炉の第一壁材料としても注目されている。　被覆管材料としては高温機械的性質，成形加工性，溶接性などの諸性質のほかに，核的性質，耐中性子照射損傷，耐ナトリウム性などの点で総合的にすぐれたものでなければならない。Vの耐ナトリウム性はCrの添加によって改善されることが知られているが，Cr添加量と共に加工性がいちじるしく劣化する。また核融合炉の第一壁材料にVを用いる場合には14MeVのエネルギーをもつ中性子による核変換を起こしCrやTiなどを生成し，20年後にはCrの濃度は15％にも達するといわれている。　原子炉材料研究部では将来の原子炉用高温材料＾仙ざ〕茗oき　蜘　m岳　o＾50㌔40　茗oR顯20埠10　皿　　　　／＼、／←’V－IヨCr．■．Ψ一1亘Cr－O．5Zr出一一Ψ一呈OCr－O，5Zr＼、き　　　■三、室温　　舌oo　珊o　畠o0　900　1．ooo　　温　　度（℃〕を開発する目的でバナジウム基合金について広く研究を行なっているが，耐ナトリウム性がすぐれているV－Cr合金が900℃付近で脆化することを認めた。このことはV－Cr合金を燃料被覆管として，またVを第一壁材料として使用する場合きわめて重要な問題である。しか図　V－CrおよぴV－CrZr合金の高温弓1張り性質し微量のZr添加によってこの高温脆化を防止できることがわかった。　V－15％C・合金とV－15Cr－O．5Zr合金の高温弓1張性質を図に示す。V－15Cr合金は900℃で伸びが最小となり明らかに脆化が認められる。ZrをO．5％添加した合金ではいずれの温度でも大きな伸びを示し脆化が認められなかった。また図から明らかなようにV－20Cr合金にO．5％Zrを添加したものでも高温脆化を起こさないことがわかる。なおV－Cr合金にZrを添加すると高温脆化が防止されるだけでなく加工性も改善されることがわかった。一般にV－Cr合金はCr量の増加と共に加工性が悪くなり圧延可能な限界は15％Crまでである。しかしZrの添加によってV－25Cr合金までの圧延が可育旨になった。　V－15Cr合金の高温脆化は写真に示したように粒界破断によるものであるが，組織観察では粒界　　　　　　　　　　　　に析出物らしきものは写真認められなかった。　現在V－Cr合金の高温脆化の原因を明らかにするために微量のY，Ce，Ti，Ta，Siなどを添加したV－15Cr合金の検討と透過電顕による粒界の観察を行なっている。V－15Cr合金の破断組織900℃で粒界破断が認められる（板材の側面方向から観察）。一1一オートラジオグラフ用対比基準片の試作　ラジオアイソトープ（RI）は，金属材料の鋳造，熱処理あるいは塑性加二［時などにおける含有元素の動きを知るため，十分な安全管理のもとでトレーサとして用いられる。この際，RIの存否や分布を知る手段として1仔真乳剤を用いるオートラジオグラフィが行なわれ，それによリ得られる写真をオートラジオグラム（ARG）と呼んでいる。　このARGはRIの存在状態を極めて直感的な像とし下ホしてくれるので，元素の動きを知るためには非常に有益な子段である。しかし一方得られた像の形態は採収条件により大きく変化し，しかも，その条件因・■／二は複雑なため正確な補正が困難なこと，さらに，多くのRIは相当早く減衰するので再採取が不11∫能になることも多い。また，このARGは一般の写真と異なり，被写体自体が不明であるので，得られた像の良否を判断する基準がないという問題もある。　原子炉材料研究部では，ARGの採取条件の良否の程度を明らかにし，得られたARGからRIの実態をより正しく評仙しようという目的で，対比基準片（RTB）の利用を検討しており，今回，RTBの一郁を言式イ乍し，それによるARG用乳斉11の」性能についてσ）試験を行ったので，ここに簡単に報告することとする。　作成したRTBは，トレーサ利用によく用いられる低エネルギーβ線用のもので，線源用核種としては半減期の長い6ヨNi，HCおよび拮oCoを使用し，エネルギー他に応じ20～160μmφの線状線源の横断面を利用した。RTB全休の外形は約1×1㎝2のものである。　実際の試験片のARG採取に当って，使用乳斉1」上にこのRTBを同時に当てがいそのARGを採取し，RTBの像を基準として試験片中のRIの存在状態を言平価しようとするものである。　写真aは線源の1例で，1’Cをステンレス線中に均一に拡散させたものを比重5．4の媒質中に埋め込んだものである。写真b－dはこの線源より得られたARGでポつ，bとcとは同一乳剤で露出時問の異なった場合，bとdとは使用乳斉1」だけが異った場合の例であり，採取条件が異なるとARGが異なることを示している。　図はこの14CのRTBを用い乳剤の特性をしらべた例で，金属材料のARGに良く用いられるコンタクト型ARG用乾板ET2F，NTB2およぴX線用フィルムIX－80，R，およびRRについてのものである。横軸は露出量（放射能×時問）であり，縦軸には乳剤の黒化濃度をとってある。RTBの黒化濃度からAR　G採取条件を推定するにはこの図の傾斜部が用いられる。図より1ヶのRTBで処理できる範囲はX線フィルムでは露出量が5倍程度違うものまで、また原子核乾板では10倍程度まで違うものであることがわかる。したがって種々の露出時問のARG試駁のためには，5～10倍きざみの放射能を有するRTBが一必要なことがわかる。舶Niおよび60CoのRTBの場合もほ“同じ傾斜の特性曲線が得られている。呈1　　　　　　　　　　bO　l020一；’■11写真　村比基準片・（HC）のオートラジオグラムの1例　　a＝　　　　　b＝NTB2，　ユ．9×10oelectrons／cm1露出　　c＝NTB2，3．1×10呂electrons／cm！　　d＝ET2F，ユ．9X1ぴe1巴ctrons／㎝1！化濃度　　　　　　、糾1111；．ld肌tm帖’・而！〕図　乳斉11のllC放射線に対する特性曲線例各乳剤は指定処理をしているが、乳斉1」製作後使用までの経過時間は乳斉一」問では一定ではない。一2一グロー放電を利用した固相接合法　1董閉ヨ接含法とは，たとえば圧延ロールによる含せ材の製作などの形で以敵から不1j用されてきた技術で，力11熱と加1圧により将材を溶融することなく金属を合体させる接合法である。固棚接合では溶融熔接とちがって亨容融・凝r151した溶接金属の形成はなく，そのため顕著な材質の変化は認められず，加工材，熱処理含金，焼締材料あるいは異種金構閥の接含など融接法の適用が困難な場含に特に矛1j酬舳虹がある。鰯棚横合の原理は簡堆で，滴浄な平滑金属櫛を原子と原子がi31き合う距離まで近接密蒲させればよいわけである。しかし実際にこの原理を実現することはそんなに簡単なことではない。というのは1訴1柵接含では融接の場合と異なり，接含繭にわずかな酸化物や異物が花＝在しても満足な継手は得がたく，表而の平滑さと清浄さが接含を左右する璽、嬰困子となるからである。それで接1含が行われる逃榊斗1，接合蘭をどのような方法で平滑滴浄にし，かつ保ち続けるかが［董湘接含では煎、要・な間魑となる。　溶接研究都では，接含弼の清浄作用およぴ加熱作1三1暮をあわせ特つグロー放電を1茜湘接含に利湘することを目下研究している　低圧の不活維ガス雰1瑚気申で，接合物間，あるいは接含物と溶接室闘でグロー’放電を発生させると，放篭刺こ発生し加速された不活性ガスイオンは，接含表面を衝撃し表面皮膜を破壊しかつ加熱する。本法の特微の一つは，表蘭清浄と加熱・加圧が連統して行えることで，表・蘭処理後の再汚染はなく，比較的低温，微量彩状変化で接含できる。　　　　　　　　　　溶被室　　　　　　　　　　　　圧緋気系不活ガス絞含＼物接1蕎具圧接芋念具カ詞圧図1　接含装護の概囲各図電直　流　縞源脹、グロー放電による涛浄作用は形状に関係なく，また全繭にわたって一様であるから，従来困難とされていた複雑な形状あるいは大きな面積の接含物の処理にも遭用できるであろう。　図1は実験装置の概■喀図で，図2は板厚1㎜mの冷閥圧延銅板の接合結果の一例である。接合室は最初10…4吉orr以上に排気した後，アルゴンガスを導入しO．06torrの真空度に保持し，接含物，溶接室（鋼製）をそれぞれ陰極，陽極とし直流放電させた。一定時閉放電処理後，直径4㎜の突起のある加圧治具ではさみ，重わ溶接した。接含荷重は500㎏で、接合変形度（くぽみと元の板曝との比の百分率）はわずかで5％以下であった。試験片の温度および接合強さは，放電時間とともに急激に上昇し，それぞれ250℃，150㎏程度の一定値となった。また、放電により表繭層がスパッタされ，30分間でO．5mg／㎝2程度の試駿片の重量減が認められた。これは毎秒ユ～2原子層の速度で削られたことになる。なお従来の実駿では，ワイヤブラッシで表繭処理し真空中で接含した場含250℃では接含せず，図示のよう接含強さを得るには500℃以上の加熱が必要であった。　現在，グロー放電現象の観察ならびに放電条件と接含性の関係を実験し，最適’放電条件の選定を行っている。伺’　　　料：Cu－Cu放徽遜膀三12，OOOV放電筑伺｛l　Ar雰鰯匁圧力10－06Torr艦含荷j重1500㎏！卵to200　　　　　　　　　　　　　　　　500｝　　　　　　　一j1狼り撒さ　　　　　　　ρ〕　　　　　　　　　・　　・　　　　　　　400）舳憾　　　　　　　　　　　　　　　蝕o　　　　　　　　　　　　　　　300塑幽　　　　　　　　　榊1生竺100　　　　　　一一一〇一一一一〇一一一一一一一一〇一■■　　　女姦　　　　　　　　　　　　　2⑪⑪鐙ぐ　　／　　　　　　　　　　　　　　滋中　　　　　　　　　　　　　三〇〇　　　　O　　　　　　　　　　　　　　0　　　　　　　10　　　20　　　皇o　　　　　　　放笛瞑字j閉（mi・）図2　放電時間と接含強さおよぴ試験片温度との関係一3一　　　　　　　　　　　　　　　【出願公無気孔牲アルミニウム合金　　特公臓昭49－16108　アルミニウムやその合金の溶接部には，金j．靖中に溶解する水素が蜘災1となって気孔が発生し易い。その防止策として一1チウムを含有させた無気孔雛アルミニウム合金を用い、金属中の水素をリチウムと反応させることによりこれをli葦1定し気孔を防ぐ。溶接現場に雰1刊ヨ気調整綱の繁雑な機器を持込むことなく鰹れた交力茱を期待できる。浸炭窒化ガスの管遅法　　　　特公閥昭垂9－26i36　機械部■…■㌔の耐燦耗性等付与のため低含金鋼機械部紘のガ又浸炭窒化法は有力な手段であるが，浸炭窒化梯は燃質のバラッキが大きいので利用されていなかった。こ州帥…1はガス雰1妻1≡1気の適当な管理法がないためで，この発明では浸炭窒化鰯の炭素と窒素の性質から誘導した算式により各ポテンシャルを求め，これをコントロールした雰1月1気で処理するもので，性質のバラツキをなくし，シアン系塩浴の液体湊炭窒化法に代えることができる。磁粉探傷用の耐酸化性磁粉　　特公開昭49－395G9　鉄鋼材料加1］二■li㌔の表繭の傷，割れ検査法として磁＊分探傷が使われている。発電気，ボイラ凹，ガスホルダー等の大型化にイ半って使用される高張力鋼，耐熱鋼の溶接工程では200～35ぴCの磁粉探傷が必要になっているが、従来の磁粉では酸化してしまって使州できない。この発明はクロム，けい素，アルミニウム等を含有させた鮒酸化性磁粉で20ト400℃で常淋と変らない検査を行い得る。流量および温度制御装置付連続誘導溶解炉　　　　　　　　　　　　　　特公榊］召49－58009　スクラップ腺料等を連続的に溶解する誘導炉において，大塊又は小塊の原料が入ったとき排出される溶湯最の急激な増滅や炉内の棚吊りが生じて連続撚業上好ましくない。この発明は原料装入部に補肋コイルを設け，これと主導都コイルヘの供令短　信妙開発明】給電力をコントロールして，補助コイルの電磁力を利用することにより炉からの出湯量を調節できるようにしたもの。溶解の均一化，溶解能力と熱効率の向上が期待できる。連統融解精錬鋳造法　　　　特公開昭49－580ヱ6　鉄鋼スクラップの再生利用は省資源の面から重要性が増している。この発明はスクラップや半還元鉱の融解，精錬，鋳造を連続した工程で行う鋼素材の製造技術である。操作の自動化による省力化とコストの低減等が期待される。また品質調節と連続鋳造における注湯流量調節ができるため，高品質の鋼素材を製造できる。V・Si超電導体の製造法　　　　特公開昭49－60307　この超電導線の強磁界特性は，実用されているV．GaやNb．Snの趨電導線と同等以上の性質をもち，すでに3種類の加工法が試みられている。これらはいずれも複雑な操作を含む工程であるのに対し，この発明はバナジウム線基材の表面に室温でけい素樹賄を塗布した後熱処理によ上）けい素樹脂を分解させてVヨSiを生成させることを特徴とするもので，工程は簡略化され，低コストの超電導伺（ヵ吋是f共さ未しる。鋳鉄のチル抑制方法　　　　　特公開紹49－67813　金型に鋳鉄溶湯を注入して鋳造品をつくる場含鋳物の表面にチル組織が発生して表面を硬化させ，l1気物がもろくなる。これを防ぐため鋳鉄溶湯申に固相と液相が混合する鉄一炭素合金を僅かに添加した後金型に注入して鋳物のチルの発生を防ぐようにした。薄肉鋳物のチル防止，コスト低減等が期待される。鋳鉄のチル抑制方法　　　　　特公開昭49－6781毫　前記の発明と同様の目的で，鋳鉄溶湯中に黒鉛の編出又は析出した鉄一炭素合金を添加した後金型に注入するようにして上記と同様の効果を得る。⑧海外出張河部義邦　鉄鋼材料研究部鉄鋼第2研究室長　強力材料の強靱化に関する砺究，1粥森のため蝦平1］49年8月25日から1司49年12月26臼までアメり力合衆顛へ圭モ1張した。　門馬　義雄　クり一プ試験部クり一プ第1試験室稀究員　商椴材料のクり一プ特性に鰯する研究のため昭和垂9年9月1日から同50年8月31日までアメリカ含衆国スタンフォード大学へ出張した。　　　　　　　遜巻剃8腸繍集兼発行人　　　　　　　　　　才木　　　　　　　　　弓ム印　　　堀■」　株式会祉ユニオンプりント　　　　　　東京災大1日区巾央8－30－2　　　　　　　　　東刺03）753－6969（代表）発行所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　　東京都目黒区中目黒2了目3番至2号　　　　　　　　　　東京（03〕7豆9－2271（代表）　　　　　　　郵便番号（153〕一4一