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[NRIMNews1970-09.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/50b0510d-7450-48a4-a7e2-d5a9b2b38707/download)

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佐々木 武

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[金材技研ニュース 1970 No.9](https://mdr.nims.go.jp/datasets/0e352f39-95ab-4943-ba19-1d63757fa1e3)

## Fulltext

金材技研ニュース　1970　No.9七Φ一．：ピEoo一一〇⊂ω⊂○箏○コーooo－o0＝あ○蜆oo．］o－Eo－o呵o］一〇〇〕’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈餉Eo．但≧里三…ω…Z－o○餉］o〕f←一0．9金属材料技術研究所高融点金属・合金の研究　宇宙開発や原子力の材料分野あるいは溶鋼のダイカストの金型たどの新しい工業技術の材料分野ではW（溶融点3410℃），Ta（2996℃），Mo（2610℃），Nb（2468℃）たどの高融点金属とその合金の発展が要望されている。ところがこれらの材料は高温では耐酸化性が全くなく，WやMoは常温や低温で脆く，TaやNbは水素などの雰囲気中で使用するときは脆弱となり，成形加工性が他の金属材料に比較して容易ではない。高融点金属材料を高温から低温まで構造材料として広く使用できるようにするためには，高温で強力で，かつ耐酸化性をはじめ種々の高温雰囲気に耐える耐熱性をもち，しかも成形加工が可能で常温でも脆弱でないような材料を得ることカミ必要である。しかしこのような材料はまだ開発されていない。　そこで当所では44年度から46年度までの特別研究として高融点金属をとりあげ鋭意研究を進めている。44年度はまず基礎的研究からスタートし，電子衝撃浮遊帯域精製法によって高純度の高融点金属の単結晶を作り，その薄膜試料の超高圧電顕内での引張変形による転位の動的挙動の連続観察や室温付近での圧延加工性におよぼす結晶方位の影響を調べ，また多結品試料については室温延性に対する結晶粒度の影響とその粒界破壊機構，低温脆化におよぽす水素の挙動，耐酸化性付与に対する合金化因子などを検討してきたが，45年度は2元合金へと進んでおり，46年度は3元ないし4元合金へと応用的に発展させる計画である。またこれと平行して当所でのこれまでの応用的研究で内外の特許を取得している，MoやWを耐熱合金で鋳包み加工被覆して完全に耐酸化性を付与した複合材料の各種高温特性も調べている。現在までに得られている研究成果のうち，一例を写真で示した。電子ピーム溶製したMoの鋳放し試料は粗大な結晶粒をもち室温では極めて脆弱である。これに微量の炭素を添加すると結晶粒が細かくなり，結晶粒界から割れにくくたるのでやや圧延性が付与される。棚素と炭素と同様の効果をもち，結晶粒界の強化作用で延性を向上する。さらに固溶体軟化作用をもつ合金元素を炭素や棚素と少量併用添加すると，その室温延性は著しく向上し，圧延過程で中問焼鈍を用いれぱMoの鋳塊材料をそのまま薄板や細線までの成形加工が期待できる。そこで少量の合金元素を含むこの種のM0合金を現在特許申請中である。　　　（乱）純Mo　　　　圧下率2％以下で完全に粒、c界破壊する　　　　　　　　　　　　（b）微量炭素を含むMo，圧　　　　　　　　　　　　　下率4％で亀裂が入る（曼）　　　　　　　　　　　　（o）徴量な炭素と含金元素を　　　　　　　　　　　　　含むMo，圧下率28％で亀　　　　　　　　　　　　　裂が一部発生する　　　　　　　　　　　　（d）（o〕の側面写真電子ビーム溶製したMo鋳放L試料の室温での圧延加工性1超高真空下の固相接合の研究　昨年ソ連の宇宙船ソユーズ6号が，近い将来予想される宇宙ステーショソの逮設に備えて宇宙溶接の可能性を，電子ビーム溶接，プラズマ溶接，MIG溶接の3溶接法で実験し，併せてその適用性を検討したと報遣されている。　ところで字宙溶接という閥題で溶接技術者の関心をひく現象の一つに“真空と接合”という間魑がある。人工衛星が飛行する数百～千キロメートルの宇宙空聞は10■7～ユO■ユo　to灯の超高真空雰囲気である。このような超高真空雰囲気では，大気中と違って金属表而を清浄状態に維持することが容易であるから，表面状態に敏感な接合現象には極めて有利な環境であることは想像に難くない。寧実宇宙船装置でも特に摺動部，回転榊こは“凝着現象”が認められ，これが各種制御に支障をきたすといった閲題が取り沙汰されていると聞くが，この現象はとりもたおさず超高真空下での接合の容易さを示すものであろう。　溶接研究部圧接研究室では，接禽現象の基礎解明と新溶接法開発を園的として固棉接合に闘する一連の研究を実施，表而処理，圧接変形，接禽温度，後熱処理など固相圧接の各種基本要困と接合性能との関係を調べ，接合の基本過程の解明と，各種金属の接含性の検討を進めている。これら諾要因のうち特に表而状態は定量的に把握することが困難で，かつ一定の状態を再現することの不可能な要因であって，これが接合結果の不揃の原閃ともたり，沓種金属の接合性の半o断や接合現象の基本解明に大きな障害となっている。接合現象が300麟担歯200｛申瞳100界而現象であることを考えれぱこれは当然のこ1とというべきで，固相接合に・おける表面処理とその管理の重要性はいくら強調してもしすぎることはない。かかる意味から接合現象の基礎研究ではまず清浄表面を作り出すことカミ先決で，これを用いて金属固有の接合性を検討していくのが順序と考える。　図1，2は真空中におげる銅の圧接に関する実験結果である。被圧接面はワイヤブラッシで処理している。図1は，圧接混度が継手の機械的強さに対し璽要な困子の一つであること，また表而処理および圧接雰魍気圧力が激度の低い場禽に特に重要であることを示している。図2は，圧接圧力が25kg／mm2および圧接時間が2分という一定の条件下において，良好な圧接継手が得られる限界の条件を示している。すなわち圧接渦度が100℃の場合，表繭処理した被圧接蘭を2×10■』torrの真空中に1秒間以上放衡したのちに圧接すると，その継手の強さはいちじるしく低下することを意味している。このような条作は被圧接材の種類や他の圧接条件によっていくぶん変る。しかし室温付近における銅の圧接には王0■6～10L7torr・secの条件を必要とすることが図2から予懲される。現在当研究室では超高真空圧接装置の設践を計函11ト1である。この装置によると10－9torrまでの広範鰯の接合性が調べられ，従来の実験結果と含わせることにより金属の固梱接合過程をより明確にでき，また字宙空間の新しい溶接技術の開発にも役立つものと期待している。舳工材〕　綴鰍，。，、山蹄問i㌻士コ甜窪灘鰍且表麺処理およぴ圧接雰囲筑圧力　　1x　lo’to肘　　　　＼／1其10’㍗o汀ノ六舳「0　　100　　200　　ヨOO　　伽　　　　圧接温度（℃）図1　継手の強さと瀦度との関係（lO」1）lo」空≡亘龍鱗略10一肴農言。、．潔欝、。一1o■曲銅（加工材〕壽…面i処壬里およぴ圧接霧圃筑圧力；1lくlo’廿orr圧接時間：2冊in圧　接　圧　カ＝25k宮」mm一　　　不曳50　　100　　150　　200　　2　　圧接温度｛℃〕図2　良好な継手が期待される輿空度と温度との関係2一塑性変形したマルテンサイトの積層不整　稿密構造をもつマルテソサイトは，その積層欠陥エネルギが一般に低く，塑性変形によって容易に多数の積層欠陥が導入される。その極端な場合は，別の積層順序をもつ欄密構造に変態することさえある。貴金属を基とする合金のマルテソサイトは大部分がこのようた傾向を示す。この種のマルテソサイトの積層不整を詳しく知ることは，結晶学的にも又マルテソサイト構造の安定性を調べる上にも重要なことである。　金属物理第4研究室ででは塑性変形したCu－A1合金マルテソサイトの積層不整を電子回折を用いて詳細に研究した。この合金のマルテソサイトの結晶構造はλBC3CλCλBの積層順序を持つ欄密構造（9R構造）で，力cと乃ψ構造の中間的な構造とみなすことができる。このマルテソサイトをやすり掛けなどで強加工すると，10％（重量バーセソト）A1以下では力o，10～12％A1では伽と乃ψの混在物，／2％A1以上では乃ψ構造に変態する。このうち中問的なA1成分をもつマルテソサイトを適当に加工すると，9R構造から力6構造あるいは乃ψ構造にいたるまでの種々の積層不整が生じるであろうと期待される。これらの積層不整はその回折像に著しい影響をあたえ，したがって逆に回折像を詳しく調べることによってその積層不整を知ることができる。　実際Cu一ユ1，04％A1合金のマルテソサイトを塑性変形したものについて，写真に示すような種々の電子回折像が得られた。この写真では回折像はC＊軸方向（欄密面に垂直な方向）の一周期についてのみ示してある。積層欠陥を含まない結晶ではW，M，Sの3種類の強度の異った回折斑点がc＊軸方向に等間隔に並ぶ。ところが，積層欠陥を含んだ結晶ではこれらの斑点が等間隔でたくなったり，c＊軸の方向に著しく伸びたりする。写真で（1）～（3）の回折像はM～Sの問隔が一周期の％より大きく，（4〕～114〕では％より小さい。回折理論を使って詳細に解析したところ，（！〕～（3〕では六方晶型積層欠陥（β）が，（4ト（9〕では立方晶型積層欠陥（α）が多数存在していた。これら二種類の積層欠陥の頻度は，それぞれβ＝0．16～O．77およびα＝0．27～O．59であり（3）→（1〕あるいは（4〕→（9）にしたがって大きくなっている。したがって／3）→（1）は9Rから乃ψへ，（4〕→（9〕は9Rから∫oむへ移行する途中の積層不整をそれぞれ表わしていると考えられる。　（／①～（14〕の回折像は9R構造に無秩序に積層欠陥が入ったとしては説明できず，これらはむしろ力c構造に約10層間隔に規則的に入ったものとしてはじめて説明される。このような長周期の積層構造が見いだされたことは，結晶構造の安定性を電子論的立場から論ずる場合の一つの重要な手がかりとなるであ・ろう。．」（1）1一（6）（8）．（9）．、（10）1（11）…（12）｝（13〉（14）1◇　　　　　◇　　　　　◇◇　　　　◇　　　　◇一3一特許紹介　　　溶接継手に設置した電極の分電流で溶接アークを制御する溶接法　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　公　　告　目召和45年4月24日　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　公告番号　昭45－1！4u　アーク溶接において，アークが継手の開先内のどの位綴で発生しているかを溶接工が肉眼で衝接監視し，開先内でアークの到達する深さより溶込み深さを推測しアークの制御を行たっているが，こ二の場禽にアークが開先内に到達している位置を正確に確認することは鰯難であり，また，サブマージアーク溶接のごとくフラックス中でアーク溶接する場制文肉眼で監視することはできない。　本発明は，アーク溶接に一おいてもらかじめ継手の所定の位置に絶縁被覆した金属線あるいは金属板の電極を溶接長全長に設灘し，溶接アークよりその電極に導いた分電流を，また，分電流1互脇に抵抗を摘入しその雨端に検出される電圧を計測し所定の位置までアークが到達しているか否かを探知することを特徴とし，これによりアークを制御する溶接方法である。　図1に示すように溶接継手開先内に絶縁被覆した金属線あるいは金属板の電極を設置し，この一端を電流計A2および抵抗Rと，電流計A、と母材を結合した阿一端子により分電流回路を構成する。絶縁被覆電極は母材と同一の金属，鋼もしくは電気伝導度の比較約よい鋼，アルミニウム等を用い母材の開先内には溶接長全長にわたって設魔される。分電流1亘脇は同阿路に導かれる分電流による抵抗Rの雨端に検出される電圧によって溶接電源の溶接電圧あるいは電流の制御を行なわせるよう溶接電源制御舳こ接続する。　溶接施工中，所定の位置に設置した電極まで溶接アークが到達している場合瞬問約に電極がアークにさらされ，アークの分電流が流れると同時に同電極のアークにさらされた部分がアーク熱で溶融するが溶接ワイヤは溶接方向に進行するので同電極は直ちにアークに露出し分電流が流れる。この状態を図2に示す。アーク発生位衡が変化しアークが電極まで到達せず電極が溶融金属に接触すると電極に流れる分電流は小さくなる。　このようにして所定の溶込み位傲すなわち電極挿入位置までアークが到達しているか否かは電極の分電流の急激な変化により検知することができる。　本発明によると，片面アーク溶接において適正な裏波ビードを得ることができ作業の能率，信嬢性を向上させることができる。三査塗zイヤ　　　＼母　材、金綴爾極＾1　　RA宝接爾源溶擬ワゴヤ図　1溶融金属 ψi“母　　　A、材　　　　　R　　　A。劇　2金鰯蟹極☆短信☆　E．C．E（跳onomic　Com㎜ision　foz　Europe）　　　　　　の当所見学について　目本政府摺待のE．C．Eスタデイ・ツアー行約50名は，6月29冒（月）午後2時30分来所し，所長のあいさつおよび鉄鋼材料研究部内山室長の概況説明ののち約2時間にわたり所内を見学した。　　　　（通巻繍集兼発行印　　　　節11　第ユ41号）佐　　々　木　　　　武奥村印刷株式会杜東京都千代蘭区砥神1王11－1－4発行所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　　凍京都層黒区中目黒2丁目3番12号　　　　　　　　　　　良黒（719）2271（代表）一4