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[NRIMNews1975-09.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/5a09f5e4-eeef-486a-83a3-99759140324b/download)

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林 弘

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[金材技研ニュース 1975 No.9](https://mdr.nims.go.jp/datasets/43aaafce-5287-417c-8618-9d44a4ca7b21)

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金材技研ニュース　1975　No.9七Φ一．：ピEoo一一0EωE0．oo］100．o0＝あ○蜆oo．］o－Eo一垣oo］10’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈餉Eo．但≧里三…ω…Z－o○餉］○工←㎜．9金属材料技術研究所核融合炉構造材料に関する研究　核融合炉は燃料の豊富さ，放射性廃棄物の少なさなどの点で優れており，究極のエネルギー源と考えられている。最一近，トカマク型の実験装置の大型化が巡むとともに，臨界条件の実現が問近かになっている。炉工学的研究もとりあげられるようになり，金属材料に関する研究はその基礎をなす重要な分野である。　原子炉材料研究部では，昭和48年度よつ，核融介炉第一壁材料の研究を開始した。まず，Nbについて，核変換による合金化効果を調べ，Nb－10Zr－6Moの組成に至1」達すると著しく脆化することを明らかにした。すなわち，室洞、伸びがゼロにな■〕，100ぴCにおける伸びも純Nbの％程度に低下する。S．Blowの言十算によると，この合金組成は第一壁としての運転時問14年に相当する。　核融合炉第…壁は，炉型によって程度の差はあっても，温度及び応力変動にさらされることが予想されている。このため，高温における低サイクル疲れ挙動を明らかにしておく必要がある。当研究ではまず，NbとNb－1％Zr合金をとりあげ，真空中で室温及び70ぴCにおける試験を行った。結果を図に示す。図中のバンドは従来得られている諾種の材料（オーステナイト系ステンレス鋼，ニッケル基合金，ニオブ基合金，タンタルなど）に関する結果で，当試験の結果もほぽこのバンド内に収まる。走査型電子顕微鏡による破面観察の結果，破壊様式は室温，高温とも粒内破壊であった。今後，1000℃までの試験を行う予定である。 図中他の方面では，Nb，　Vなどの高融点金属合金中の0，N，Cなどの侵入型不純物と機械的性質の関係を明らかにしていく予定である。また，核融合反応の結果生じるHe原子による第一壁材料のブリスタリング現象（Heが材料内部で気泡化し，表面層が剥離する現象）は極めて有害なのでその評価を行っていく。このため，今年度に加速電圧500kV，Heイオン電流100μAの小型加速器を設置することになっている。さらに来年度には超高真空，高温照射用ターゲットチャンバーを製作し，実際の核融合炉の運転をシミュレートした条件下での第一壁材料のブリスタリング特性試験を実施する予定である。O．1O．O01；XlO宙…皿I一］聾以’卜’□　NO　Nb　　　700℃　　　　　㌔　　　　　　　　　　　■＼・・□　　Nh－1％Zr　11｛；．■．．1．一、　Nb－／％Zr　700．C　工O里　　　　　　10＾　　　　　　10・　　　　　　10；　　　　　　　　、i庄1，lI〒まて’閉〃‘■、　｛辛埴」』Lll」1境女コ　図　Nb及びNb基含金の低サイクル疲れ試験結果一一点鎖線で示す純囲は，論種の金属材料について，室淋大気中，高温高真空中で得られている従来の結果をまとめたものを示す。一1一記録曲線データの処理装置　喬干測装概の1」’力が脳線の図形や濃淡のパターンとして一1ゴ・えられることは比較自勺多い。研究者は人洲閑有の優れた1ヌ1形認識能力と，従来からの経．験とを‘kかすことにより，これらを観察するだけで可成り0）情轍を弓1きだしているわけであるが，たとえば，舳線の微・稀’…分他や相関闘数，パターンの濃度分布など，更に複雑な2次自勺惰報を得ようとする場合には、電算機等による自動自勺データ処工！胆探隻ヰ澁の併＝用カ唱望まオしることになる。　金属物理研究部では，以前に電気僑一引1H力を対象として椛成されたデータ処理システムを，記録紙やフィルム等の．．．ヒに記録された図形に犬寸しても遭j・同できるように拡張することを目的として桝究に蒲乎した。その手始めとして，ストりツプチャートやオシログラフ紙等のように，　時閉に比青列して繰り出される形式のローノレ状記録紙に画かれた形式のデータ処理装．騰の1淵発を行った。　図はこの処理システムの榊成を示すものである。まず，記録舳線遣尾1幾構において，その遭昆ヘッドを，逃統して繰出される記録紙、ヒの榊線に遮従させる操作により，記録紙．．ヒの送り方1f1］に展1凋される脇線が，時r舳こ対して変化するアナログ電気信号に変換される。この信号は配線I。からアナログデータ磁気記録装糧を介」して，または配線I、をへて政接に，デイジタルデータ集録装一置に入力される。　デイジタルデータ集録装置は，　発振耕からのパルス信号を受けて，その燭波数に応じた1時閥1’舳繕でこの入力fl．芋’’学をサンプルし，数倣化した後，篭算’機で処理するのに適した紙テープデータに変記録曲線追尾機構ドr～ニタニ1．華軍、、．．　　　1呈一丁一＿タ磁、．」雛箪換する。ここで，同期制御装置は遣尾’機構と集録装置の駆動固路部および発振捺の出力端予に接続されていて、これらの装置の始動・停止およぴ同期等の動作の制御を行う。すなわち，始動及ぴサンプリング指令信号により舳線遣尾操作が開始されるとともに，発振器の脇力が集録装置に総合され，集録装置がサンプリング動作を開始する。記録紙が送られて所要の言己録蘭線のトレースが終わると、停止指命信号が生じて封拍線遮尾機構およびデータ集録装置の動作が停」．．ヒする。　この装置にかけて処理しうる記録紙の1礪は最大280㎜mで，精密円筒のキャプスタンと特殊ゴム■製のピンチローラを使用した駆動機構により，記録紙は，その種類や幅に関係なく一一・徒速度で送られるようになっている。紙一送つの精度は，市販のストりツプチャート記録計のものと同穫度で、記録1圓］線の空閲的閥波’数に応じて％，1，3mm／sのいずれかの紙送り速度が選択される。　在来のこの種の装置では，作動方式として記録紙の閲欠的な送りと手動指令による紙テープなどへの符号変換を用いたものが多いが，この装蟹では，記録紙の連統送りと電予的サンプ1」ングによるA－D変換の組含せを使用している。このため，従来のものと比較して、記録1．独線に対するサンプりング間隔を特定の値のみでなく自由に選びうる，時削1■拍に関する累穫誤差がないなどの特色を有する外，既存システムの所有する機能と併せて，より帽広い使用法が可能となっている。数他ジタルタ装置（サンプル義令億号）（始動信号）　　　　　　塵制御1テI一嫡敷　　　　　　　　電子図　記録目．自線変換処理装置の構成一2一炭素繊維の湿式酸化　炭素は普・通の酸やアルカリには浸されない材料であるが，酸化性の酸の中ではガスを発生しながら少しずつ消耗する。これは炭素の湿式酸化と呼ばれている現象で，炭素が空気中などで酸化するいわゆる乾式酸化ほどには一般になじまれているものではないが，この湿式酸化の現象は工業的には様々の而で制約の原因となることが多い。最近は金属やプラスチックにいろいろな繊維を入れてその特性を改善しようとする試みが広く行われ，各方面で実用化されているが，炭素繊維をこの目的に用いる場合にも，この湿式酸化が当然問題になってくる。そこで非鉄金属材料研究部では，酸化性の酸としてりん酸一重クロム酸の混合液を用いて，国産の各種タイプの炭素繊維の湿式酸化を研究し，その成果を最近の学会誌に報告した。　まず酸化のし易さ，言．い換えれば耐酸化性であるが，室温1付近での酸化速度は繊維のタイプによらずそれ程大きくない。しかし酸化温度が上昇すると酸化速度は急激に上昇し，100℃以上になると数時閉のうちに酸化しつくすものもある。炭素のタイプと酸化速度の関係については，これ迄の研究から、一般的な傾向として、言式料中の黒鉛結晶成分の発達の著しいものほど酸化速度が大きくなることが知られている。しかし，炭素繊維に見られる傾向はそのように単純ではなく，一部のタイプでは酸化速度が黒鉛結晶成分の発達とともにいったん増大しその後滅少に転ずることがあリ、また別のタイプでは黒鉛結晶成分が著しく発達しているにもかかわらず酸化性は余り良くない事が認められる。　次に酸化と強度の関係であるが，これも繊維のタイプによって非常に異なった挙動を示す。たとえばあるタイプの繊維では2％も酸化すると強度が20％も低下するのに，他のタイプの繊維では20％酸化しても強度はほとんど低下しない。このことは炭素繊維の微構造およぴ均質性に関・連があるものと考えられる。なお弾性卒は酸化によってはほとんど変化しないようである。　最後に酸化の機構であるが，これは活性化エネルギーで見る眼り特殊な例外を除けば繊維のタイプによって根本的に異るということはないようである。湿式酸化の機構としては，まず層問化合物ができ，これが黒鉛層に壁開をもたらし，黒鉛酸となってガス化するという古い説がある。本研究では，高分解能電顕で酸化途中の試料を観察し，層問化合物が見えるかどうかを検討した。写真はその酸化の前後の様子を示したものである。これによると酸化中の試料には層問化合物と認められるような広い層間距離のものは見出されないばかつか，本来なら層問化合物のできやすいと思われる黒鉛結晶成分の方がむしろ酸化しにくいように見受けられる。　以上を要約すると酸化性の酸の存在下で炭素繊維を使用する時は繊維のタイプと使用温度に十分留意する必要があると言える。酸　化　前2泌、酸　化　後写真　湿式酸化の前後の炭素繊維一3一【出願公開発明】分散強化型金属の製造法　　特公■榊｛50－43002　　　　　　　　　　　　　　　　　　，昭耳1】50卒三4jヨI8日　介食ま1陶，ニッケル、ニッケル含金，鋼などの金属を強化するため，これらσ）金棚σ）溶鵡虫物にアルミニウムまたはクロムを溶解したのち駿素を吹締し．アルミニウムまたはクロムσ）酸化与勿を企腐紺織1’1］に分赦させて強fヒ企j■角を製造する方享火。変形抑制圧接治具を用い　　特公1舳150一垂4955たパイプの圧入圧接法　　　n舳］50年凄」ヨ22！3　パイプのf1≡被に閥し，11丁≡搬恢の改瀞を1ヌ1るため，搬介しようとする2つのパイプの・・・・…一ツ了のパイプ端部のまわ’〕に適幾な隙1醤1をもたせた変形椰制圧被享養唄をi鮒設し、、1亥パイプ端内にパイプ端の外燭をテーパー力1江した他方σ）パイプを加正1閉三入する田葵法。一一・方のパイブを他方のパイプ■1’】に〔正≡入する際に生じる醐パイプ端部1門1の非附すぺ■〕によ■〕，搬含湖の酸化皮膜が破壊除公され金梯耐閉の密蒲性が［f1］上してより低い接含沿、U変ならびに変形度で［…三接をイ予うことができる。金型鋳造用鋳鉄の溶解法　　特公i榊召50－95工至7　　　　　　　　　　　　　　　　　　■昭牙［150角三7月29日　金側を伽二珂した鋳造11’1㌔のチル発生を防ぐため，鋳物j’同銚鍬として一一・般に使弄月されるねずみ鋳鉄の溶解に際し，外淋速度を至0℃／分以Lヒで力11熱し，溶けた鋳鍬にさらにヰ妾概斉1」（Ca－Si）を添力11したのち，　これを金型に鋳込み，鋳物の表面に生じるチルを防ぐ鋳鉄の溶鱗方法。金型鋳造用鋳鉄の溶解法　　特公I事費昭50－95玉18　　　　　　　　　　　　　　　　　　H召不≡］5041…二7月29臼　前蓄己の発明と同様の目向勺で，ねずみ鋳銚を溶解し，この溶湯に黒鉛の1留咄又は析1」llした鋳鋏を1一勅目したのち，　さらに搬稲斉1j（Ca－Si）を力1’1え，これを金葦茱■｛に鋳込み，鋳物の表噸に坐じるチルを防ぐ鋳鉄の溶解方法。金属硫化物の電解製錬　　　特公洲蝸ト95101装置　　　　　　　　　　　■酬］50年7月29臼　1’1］形の水平1概倣をもつ電解楠を隔膜によリ」二郷の1；易艦室と下総の陰磁案とに区分し，陽極察にお’いて原料を水溶液中に溶解し，陰極を槽本休から緩衝分離して陰敬のみを独立して振動およぴ揺動し，陰極室で金属粒予表櫛に純金j■弱を篭解析閉させる金楓硫化物の直接電解装置。水溶享夜I＝1］に懸濁させた粉末を電極にして粒子表砥の篭解一を行うため，電解臓微の潜しい拡大とデンドライトの発生を防」．1二し，逃統操薬を可能とする金属硫化物の電解製錬　　　特公1三舳50－95102装置　　　　　　　　　　　H酬一150年7」弓29111　1］推奇形をなす電角辱榊の内郷を円筒状の1：馴莫により1茎1分し、隔膜の外馴壬1劃を陰倣案，内傾1」を1桝挺案として，陽板室で豚料を水溶…彼「1コに溶解し，陰傲劣で金属渠立’’r’妻這了繭に純金屈を予置解布千±．1｛させる飾書己発1リヨと圃様σ）効果をうる電解製錬装t澄超強力鋼の製造方法　　　　特公1椰醐一95120　　　　　　　　　　　　　　　　　　■1召和50年7∫ヨ291二1　マルエージ系趨強力鋼の強さ，二延例…及ぴ拘虹例…を閑時に故蒋するため，モりブテ“ン、タングステン，チタン、バナジウム等を含む鋼を至至00℃以．．1二σ川、破で溶体化処理してこれらの’，む素をオーステナイト柵にl1111漆させた後，析干1．1物が企じない1舳二巡連に熱1舳jl1二I二してぜ、ζ艦焼入れし、析1．止｛物のない微綱なマルテンサイト紺織を得る趨独力垂1謁の製j笠泓…。グロー放電を利用した　　　特公1榊｛50…96447圃相接合法　　　　　　　　榊］50年7j＝＝ヨ3I聾］　1茜湘按含法において搬含金燭の密嚇俊を1チll．．1．二させるため，低圧の’不活一1萱1カ’ス雰1狩1気の搬含室内に被含しようとする2つの加工材を遭当な閥芦荒菩をおいて設綴し，2つの材料の閉，またはこの材料と別途設けた椛微とのn＝司に電圧を力臼えて材料の表τ董而にグロー放1’獲を発火させて，表耐袴浄作月ヨと加熱作用を併せ行い，加工材を加圧して接含する臓11棚接合法。◆短　信◆⑧海外出張　天野宗拳　ヨ1…銚金属材料研究部・主任桝究機’　金燭水繁化物（水素貯蔵用金燭材料）に礫1する硲究のため昭和50年9月1ヨから昭矛1］51年8月3i套1までアメリカ倫衆園へ姓膿した。　　　　　　　　　迦一巻雛20玉一習一純害菓荻発行人　　　　　　　　　　　才木　　　　　　　　　　冒ム1≡l1　　　榊」　株式会社ユニオンプリント　　　　　　　　フ迂葛（翻5ツ（1」ヨ，茎＝［1］リ辻8－30－2　　　　　　　　1＝匡誠東刺03）753－6969（代測発行 所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　勇ξ珪ミ藷箔嗣黒…巨…二「声目’懇2］’目3項芋ユ2』琴’　　　　　　　　東京（03）71ト2271（代表）　　　　　郵　便　霧　一署・　（153）一4一