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[NRIMNews1982-04.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/5f9c9269-0803-466a-8153-4c0d9d8a069f/download)

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保坂 彬夫

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[金材技研ニュース 1982 No.4](https://mdr.nims.go.jp/datasets/2534c5d8-d60a-4ca4-864a-7f6d969dc168)

## Fulltext

金属技研ニュース　1982　No.4七①一．ヒE①o一一〇＝蜆⊂o’o○コーooo－○匝あ○蜆oo一コo－E0一拒咀○コーoo〕一0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈ωEo．ゼ≧里三…ω…Z－ooω］o〕f←■■金属材料技術研究所未来を開く超電導化合物材料当研究所での最近の研究成果から　ある種の金属を一250℃程度の温度に冷すと，電気抵抗が突然ゼロになってしまう。これは超電導現象として知られているものであ古），この現象を利用してきわめて強力な磁石を作ったり、電力損失なしに大電力を送ることができる。このため，超電導発電機，核融合炉，磁気浮上列車，超電導送電など多くの未来技術を可能にするものとして，最近，超電導の利用は大きな期待を集めている。　超電導現象は，温度，磁界，電流密度がそれぞれある臨界値以下のときにだけ生じ，どれか一つでも臨界値を越えると，超電導材料はたちまち“ただの金属”になってしまう。このため，これらの臨界値が高い化合物系の超電導材料の開発が，超電導技術開発のかなめとなっている。　当研究所では，これまでに，きわめてもろいため線材化が困難であったV3Ga化合物の長尺線材の開発，このテープを用いた世界最強の磁界（17．5テスラ）を発生する超電導マグネットの製作，電磁気的ショックに対する安定性のすぐれたV3GaやNb3Sn極細多芯線の複合加工法による開発など，この分野で多くの先端的成果をあげてきた。　これらの成果に加えて最近では，Nb3Sn極細多芯線を改良して25テスラの高い臨界磁界を得，15テスラでの臨界電流密度を従来の数倍にすることに成功した。これは最も近い将未に広く実用し得る化合物線材として期待され，写真のような断面を持つ大容量線材の開発が進められている。また，従来の複合加工法よりも簡略なアーク溶解とメッキ法によリ，V3Gaの極細繊締が多数分故した新線材の製造に成功した。この線材は20テスラでも大きい臨界電流密度をもつほか，強度が高く，また，歪による特性劣化が少ない特長を持っている。　一方，超電導特性は材料の構造にきわめて敏感であるため、核融合炉では中性子照射による劣化が問題となる。当研究所で発見したV2Hf基のラーベス型化合物は，Nb3SnやV3Gaと同程度の強磁界特性を持つうえ，耐中性子照射性が10倍以上優れている。最近言式作に成功した1634芯のV2（Hf，Zr）極細多一芯線では，引張応力を加えても各種の超電導臨界値が全く変化しない優れた特性を示した。　さらに，次頁に述べる新らしい融体急冷法により，従来より格段に優れた特性を持つ化合物材料の作製にも成功している。写真　NbヨSn敬細多一甘線　　断面の」部。331×　　7＝23I7本のNb　　介余一巳；（一じ；径7三　　クロン〕を含む。臨界磁界40テスラの超電導材料の製造法を開発加熱基板上への融体急冷法を利用　最近，当研究所では新たに開発した加熱基板上への融体急冷法によって，Nb3（Al，Ge）高性能超電導化含物の作製に成功した。　このNb3（Al，Ge）は臨界磁界が40テスラ，臨界槻度が20．7Kという非常に優れた特性をもつことが知られていたが，従来の拡散による製法では生成油，岐が著しく高くなって結晶粒が粗大化するため，肝心の臨界電流密度がきわめて低くなってしまい，実用化の見通しが得られていなかったものである。したがって，もしこの材料の実用化が達成されると，超電導マグネットの発生磁界を現在の最高工7．5テスラから格段に高め得るものと期待されている。　金属を溶融状態から趨高速で急冷する融体急冷法は，非晶質体や普通の溶解法では得られない新しい材料を作製する手投として注目されており，当研究所においてもかねてからこの融体急冷法による新趨電導材料の作製について，研究を行っていた。　従来の轟虫体急冷法では，冷却効果を高めるためになるべく低淵、の冷却基板を用いる方が有矛1」とされ，室榊あるいはそれ以下に冷却された鋼板や鋼製ロールが用いられていた。しかし，最近当研究所ではNb含金のように非常に高い融一1ぎをもつ材料に対しては，従来の常識とは全く逆に，基板を加熱すると融体のぬれ性が著しく改善され，基板上にきわめて薄く拡がり，高い冷却速度が達成できることを兇脂した。　この発兇に基づき，溶けたNb3（Al，Ge）含金を500～600℃に力11熱した鋼基板上にふきつけたところ，高い冷却効果のためにAlとGeが強制的に多量にNbに固溶された加工性の良い体心立方格子の含金が得られた。ついで，これを80ト1000℃で熱処理すると，結晶粒径が200～300オングストロームの非常に微細なA15型Nb3（Al，Ge）化合物に変態する。　このようなプロセスによって得られたA15型，Nb3（Al，Ge）は，結轟粒が著しく微綱化されるため，臨界電流密度が従来の実用超電導材料をしのぐ高いレベルに達することがわかった。すなわち，図に示すように，その1臨界電流密度は従来の拡赦法で作製したものよりも2桁近く高く，また既に実用化されているNb3Snなどの線材を上まわる値となる。　このA15製Nb3（A1，Ge）趨電導体の臨界磁界は40テスラに達することから，これを線材化することによって，30テスラ程度の磁界を発生できるマグネットを実現できることになる。また，AI5型超電導体は非常に脆いため，曲げ応力による特性劣化がコイル作製を技術的に困難なものにしていたが，本製法では急冷直後の機械的特性の優れた体心立方格子の結晶状態で巻くこともできるため，機械的な劣化を防止できる。　加熱銅基板は厚さ0．2㎜㎜以下で，Nb3（A1，Ge）急冷試料は20ミクロン以下の薄膜となってその上に密着性良く付蒲する。したがって実用線材とする場含，鋼基板はそのまま安定化材として使用し得るので，基板淑度を高めることは冷却効果の改善とともに一石二鳥の役審11を果す。　当研究所では，この材料の実用化を目指して，加熱基板となる銅テープを連続的に供給して長尺線材を作製することを計画中である。1o5㌔l055越細磐10・瞳　　本製法で作製したNも3｛Al，Ge）、＼　　’＼　　　　’＼／＼Nb茗S、　　＼　従衆の拡赦法で作三製したNb3（Al，Ge）＼4．2KユG葦　0　　　　　　5　　　　　　三〇　　　　　　15　　　　　　　磁　界（テスラ）　図　木娘法で｛乍蔓望したM3（Al，ce泌｛置導狐の臨榊匡　　流密度一磁弊1111線スポットニーユース　　噴霧法による粒子分散鋳造材の　　　　　　　　　　　製造法開発に着手　粘い金属中に酸化物などの微粒子を均一に分散させると，耐熱性，耐摩耗性，防振性などの点で優れた性質の材料を得ることができる。しかし，このような材料は，従来の合金法などでは製造が困難である。　当研究所では，種々の溶融金属と1董1体微粒子とを目的に応じて漉合したものを，アルゴン，あるいは窒素ガスなどにより噴霧し，直ちに鋳型中に鋳造する方法の開発に着手した。この方法により，従未の手法では得られない機能と特性を持った大物から小物までの複含鋳造材の直接製造が期待される。　　　　　　　　　　（金属加工研究部）　　モリブデンの電子ビーム　　　　　　　　溶接法に新しい試み　モリブデンは高い融点（2617℃）をもちながら，溶接部が非常に脆くなるために高温構造材料として馬いられていない。当研究所では電子ビーム溶接時にビームを横振動させて溶融金属部の凝固組織を制御することを試みた。その結果，通常の直線ビームを用いた時よりも溶接部の強度，延性が向上することを確認した。この効果は凝固組織が変ったために，破断する時のクラックの伝わり方に違いがあることに起因している。現在ビーム振動の周波数，振幅等を変えて腿によい溶接条件を求めており，材料の改良と併せて原子炉材料、エネルギー材料としてのモリブデンの将来への遭を闘こうとしている。（原子炉材料研究部，溶接研究部，機能材料研究部）　　Ni基耐熱合金の　　　　　　拡散溶接継手性能の改善　〆を析出させて強化したN湛耐熱含金の溶融溶接では割れが発生し易いため，拡散溶接が注目され，一部ガスタービン翼の組立溶接法として使用されているむその継手の性能は，常猟・高瀞引張性能では母材並みであるが，クリープ破断性能が劣ることが知られている。そこでクリープ破断性能改善策について系統的な検討を行い，接含郁の〆鐙と介在物鐙を調整することにより一部母材並みのクリープ破断一性能を得ることに成功した。硯在，安定した性能を得るための溶接施工条件を確立するための研究を続けている。　（溶接研究部）　軽水炉の安全研究一腐食疲労試験　現在実閑されている原子炉は，設計リ、峯雌にジ，基づいて設計、製作されているが、特に圧力容総や配管など苛脇な環境下で使用される構造物については，できるだけ実機に近い環境下で材料の特性を評価し，システム全体の安金性の向上を図る必要がある。　当部では，軽水炉用圧力容器鋼の継全惟書平伽の一環として，軽水炉を模擬した環境下での腐食疲労き裂伝ぱ挙動に闘する実験的研究を開始した。最近完成した実験装置は，疲労試験機（10t），オートクレーブ（容簸約15ぜ）および純水循環装櫨からなり，主にBWR（洲驚水側軽水炉）環境下での試験が可能である。その結果は安全穣放，検査基準の判断資料として寄与するものと螂待される。　　　　　　　　　　　　　　（疲オし書式験普1三）　昭和57年度より開始される研究題目○特別研究　　白己修復性被穫法の開発に闘する研究○指定概究　　水素貯蔵用金属材料に闘する研究　　水素プラズマによる金属超微粒子の製造と利　　用に関する研究　　海洋開発用独力鋼の闘発に閥する研究　　超強力合金の強撒性榊」二に関する研究　　石炭による鉄鉱石の溶融遺元披術に関する研究○他省庁経徴柵究　　高性能締晶制御含金の研究闘発○継常研究　　ジョセフソン素子刷：オ料の諦特性に閥する研究　　選択性水素反応用金属材料に関する研究　　強力材料の水素脆性防止に関する研究　　金属材料及びプロセス開発に伴う分析法の確　　立に関する研究　　粒子分赦鋳造法による複合材料の製造に関す　　る概究　　SUS316鋼のクリープ疲労相互作用下におけ　　る損傷に関する研究研究成果の発表1国際会議（○酬ま発表者を示す）　E1米セミナー（昭和57年2月2日，オークりツジ研究所）　　研究纏目　Ion　Simulation　Test　of　First　Wall　Materials　and　Low－Z　Coati㎎s　in　NR至M　　　　　　　H．Shiraishi，T．Kimoto，N．Yamamoto，oN．Kishimoto，H．Yoshida，M．Okada，　　　　　　　M．Kitajima，K．Fukutomi，H．Shino，T．Shikama，M．Fujitsuka建築馬鍋及び錫合金の腐食；二関する国際シンボジウム（昭和57年3月1舶～3月17日，東京）　　発表論文　Effect　of　Residual　Ch1orine㎝the　Pitti㎎Corrosion　of　CopPer　Tubes　in　Hot　Waters．　　　　　　○T．Fujii，T．Kodama，H．Baba　　　　　　　Fresh　Water　in　Japan　and　Corrosion　of　P1umbi㎎Materials．　　　　　　○T．Kodama，T．Fujii第5回目独セミナー（日召和57年5月3日～5月4日，西ドイツ）　　研究論文　Me1ting　Rate　of　Reduced　Iron　and　Iron　Oxide　Pellets　into玉ron　Melt．　　　　　　oA．Sato国際低温二［学・低温材料会議（昭和57年5月11日～5月14日，神戸）　　発表論文　Preperation　and　Properties　of　uIn　Situ”Processed　V3Ga　Wire　and　Tape．　　　　　　oT．Takeuchi，KI　Togano，H．Kumakura，K．Tachikawa　　　　　　　Supercgnducting　Properties　of　Nb3（A1，Ge）Prepared　by　Liquid　Quenching　and　　　　　　　Subsequent　Annealing．　　　　　　o　K．Togano，T．Takeuchi，K．Tachikawa　　　　　　　Composite－processed　Nb3Sn　with　Titanium　Addition　to　the　Matrix．　　　　　　o　H．Sekine，Y．Iijima，K．互toh，K．Tachikawa　　　　　　　Superconducting　Properties　of　V－Ti－Ta　Ternary　AHoys．　　　　　　○K．Inoue，H．Wada，K．Kuroda，K．Tachikawa　　　　　　　Superconducting　Properties　and　Stress　Ef｛ects　of　V2（Hf，Zr）Laves　Phase　Mu1ti－　　　　　　　filamentary　Wres．　　　　　　oK．Kuroda，H．Wada，K．Inoue，K．Tachikawa　　　　　　　Measurements　of　Superconductivity　under　mgh　Pressures．　　　　　　○H．Kawamura，K．Tachikawa，O．Shimomura（無機材研），A．Onodera（大阪基礎I）　　　　　　　Low　Temperature　Mechanica1and　Physica1Properties　of　Austenitic　Fe－M－Cr－Mn　　　　　　　Alloys　Hardened　by　Titanium．　　　　　　oK．Hiraga，K－Ishikawa，T．Ogata，K．Nagai　　　　　　　Low　Temperature　Strength　and　Toughness　of　High　Manganese　Austenitic王ron　AlIoys　　　　　　　Containing　Mo1ybdemmI　　　　　　oK．互shikawa，K．Hiraga，T．Ogata，K．Nagai　　　　　　　Effects　of　EB－Weld　on　Low　Temperature　Stre㎎th　and　Toughness　of　Co1droned　Auste－　　　　　　　nitic　Stainless　Steels．　　　　　　○T．Ogata，K．Nagai，K．Hiraga，K．Ishikawa金属水素化物の物性と応用に関する国際シンポジウム（昭和57年5月30日一6月4日，鳥羽）　　研究題目　Crystal　Structure　and　Plateau　Length　of　Re1ationships　between　Presscere・Composition　　　　　　　Isotherms　of　AB5Hydrides．　　　　　　oA．Yoshikawa，T．Matsu㎜oto，K．Yagisawa2．春期学・協会発表（口頭）掌・協会名溶接学会襲議墓誰良本表癒科学会発表期日2．42．19i215～3．17発　　表1．モリブデン溶接継手の革舳1に及ぼすビーム振動の効果1．金属の表節傭析と表繭析出2一ステンレス鋼中の微鐙元素の表削稀析と表廊析出1．高温変形で形成される組織と機械的性質1．浸炭鋼の疲労におけるフィッシュアイ形成について原了炉材料腐食防食　　〃強力材料疲　　　　れ学・協会名 発表期買 発表題目　　　担当研究部日本機械学会 3．30～4．玉 2．浸炭焼入鍋の残留応力と疲労強度に関する一実験　　　疲　　　　れ3．室温におけるSUS304鋼の疲労特性　　　　　　　　　　　　〃4、∠K自己減少法による疲れき裂伝播の下隈界値の迅速　　　〃測定金属表面技術協会 3．29～4．1 1．モりブデン及び黒鉛を基材にしたT1C皮膜の高淵止熱安定　原子炉材料性E1本金属挙会 4．1～4．3 1．Ni及びCuを電着級覆した趨強カマルエージ鋼の水葉ガ　強力材料ス腕性に及ぽす熱処理の影響2．二次硬化型含金鋼の水素ガス申き裂伝播挙動　　　　　　　〃3．焼結モりブデン漫炭材の駿化雰囲気申での脆化　　　　原子炉材料4．ボロンを含んだ表面鰯形成によるモリブデン板の靱性　　　　〃改善5．超音波法によるHT60及ぴA553鋼の弾塑性破壊靱性の　材料」強さ評価“6．2．25Cr一王Mo鋼の商淑低サイクル疲労組織　　　　　　　　〃7．AB5型金属間化含物水素化物のP－C－T1瞳線のプラト　金属物理一長さと結晶構造の関係8．Nb基Mo含金の電子状態　　　　　　　　　　　　　　　　　〃9．1司位体希釈・スパークイオン源質盤分析法による鉄鋼　金属化学鮒熱含金中のタングステンの定量10．機械的合金法で製造したN1－1％A1203含金及びN1一　エネルキー機器材料0．5％Y－1％A1203含金の内部紙織と塑性変形機構ヱ1．化学蒸蒲法による超電導Nb3Geテープの作製　　　　　駆紙漁機器材料夏2．InsituV3Ga趨電導線材の長尺化の研究　　　　　　　　　　〃13．複含加工Nb3Sn線材におけるマトリックスヘのT1添加　　　〃の効果1垂．融体急冷法を利用したNb3（Al，Ge）趨電導体の作製　　　　　〃15、室濫近傍における2，3の磁気冷凍作業物質について　　　〃16，TiNiの回復力に及ぼす加工と熱処理の影饗　　　　　機能材料王7．B－A1複合材料の曲げ強度に及ぽす繊維分布の影響　　　　　〃｝8．低淑における等温マルテンサイト変態に及ぼす外部応　　　〃力の影饗19．Cu－Zn含金におけるマルテンサイト変態のその場観察　　　〃20，Bを添加したFeSi2の熱電特性　　　　　　　　　　　　　　〃21．14MeV中性子放射化法による微粒鉄粉巾の酸素の定盤金属化学22．14MeV昨性子放射化法による焼結商マンガン鉄含金申の酸素の定量日本鉄鋼協会 4．1～垂．3 1．Bainの関係による変態集含組織の解桁　　　　　　　　強力材料2，350㎏f／mm2級マルエージ鋼の引張特性に及ぽす加工熱　　　〃処理条件の影響3，80～玉20㎏f／m㎜2級高張力鋼の化学成分と人工海水申疲　　　〃れき裂伝播速度との関係に関する璽回帰分析4．不純ヘリウム申におけるインコネル6工7の脱炭及びク　原子炉材料リープ破断寿禽に及ぽす試験片サイズの効梁5．耐熱鋼の高温引張特性と滞度の多項式回帰　　　　　　クり一プ言式験6．クリープ破断時間とクリープ破断強さの確率分布　　　　　　〃7．炭素鋼（SB49）の長時閥クリープデータとユ0万1時闘ク　　　〃リープ強度8．Cr－Mo－V鋼におけるクり一プ鎖傷の高溢疲れ寿命に　　　　〃及ぽす影饗9．サブマージアーク溶接法による304厚板溶接断手のク　　　　〃り一プ性質学・協会名 発表期貝 発　　表　　題　　罵 担当研究部目本鉄鋼協会 4．1～4．3 10．SUS316ステンレス鋼のクリープ破壊機構領域図 クリープ試験I1．NCF800H鋼のクリープ破断強度とクリープひずみ特性 〃12．クり一プ疲労複含荷重を受けたSUS316鋼の破断寿命 〃に及ぽすクリープ損傷の影饗13．19CrgNi－1．4Mo－1．4W－Nb鋼の再負荷リラクセー 〃ションにおける破壌1卓、ステンレス鋼の∠Ktb損11定による酸化物閉口現象の検討 疲　　　　れ15．鍋の疲れき裂f云播とフラクトグラフィに舳ギす試験雰 〃囲気の彩響16．クロムモljブデン鋼鏑板SCMV3－NTの高漁低サイク 〃ル疲れ特惟17．市販遼元鉄ペレット及び鉄鉱石の溶銚申への溶解速度 工　業　化王8．ガス掩絆槽内の気液接触耐爽に関する水モテ’ル実験 〃19、マルテンサイト相を混在させた快削鏑の被肖1雌 エネルギー機糊料20．一般炭の溶鉄への力1．喉性について 製　　　　錬応用物理学会 4．1～4．4 1．金属趨微粒子製造法 機能材料圓本鉱業会 4．3～4．5 1．先端熔融法による四沃化チタンの連統熱分解 製　　　　錬2、球形粒子の溶解に関するモデル 〃3．酸性硫酸溶液申の含成CuSの酸化速度に及ぽす懸濁電 〃位の彬響4．酸性硫酸溶液中の黄鋼鉱の酸化遼度に及ぽす懸濁電位 〃の影響5．酸性硫駿溶液中のニッケルマットの酸化速度に及ぽす 〃懸濁電位の彬響6．硫化物化電解による浄液（脱錦） 〃7．ヒレ禦†覧書牢雷置角牟手潜の言式f乍と月党金同’電角卑 〃8．60℃におけるAs－H20及ぴAs－S－H20懸濁系の電位 〃一Ph図9．硫化物化電解による写真定着液中の銀の回収 〃溶　接　学　会 4．王4～4，16 1．数概の応力比における突合せ溶接継手の疲れき裂伝播 疲　　　　れ特惟」ヨ1張残留応力が存在する場含2．高張力鋼溶接熱影響部における応力除去焼鈍割れにつ 溶　　　　接いて3．対請形式による溶接熱伝導シミュレータの開発（第1 〃報）　一システムの基本設言十一思、想とその概要一4．湖式水中プラズマ溶接における溶接姿勢の検討 〃5．液相インサート拡散溶接継手のクり一プ破断性能に影 〃饗を及ぽす因予一Ni基鋳造合金の拡散溶接に関する研究（第4報）6、描註式水申溶接におけるマルテンサイト量，硬さ及び低 〃槻割れ感受催に及ぽす鋼材の炭素当最の影饗（続報）日本鋳物協会 5．1～5．3 1．噴霧法による怒ヱニr分f改鋳造材の製造 金属加工2．水溶発熱自破性鋳郷における鋳烈材の回収 〃日本塑性加工学会 5．20 1．PM－Astroloyの熱間押出加工 金属加工賞本海水学会 6．9－6．11 豆．アルミニウムの腐食生成物による海水中リチウムの回収 金属化学命短　億◇⑧人率異動　昭和57年3月25臼付転　任　適商産業省資源エネルギー庁公益事薬部原子　　併　任力発電安全審査課統捲安全審査官荒木襖介（管理部企繭課長）管理都企圃課長　保坂彬夫（管理部長）　　　　　　　　　通巻　第280号繍集兼発行人　　保坂彬夫E口　　刷株式会社三興印刷発行所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　　　東京都目一黒区申園黒2丁目3番12号　　　　　　　　〒153　電話（03）719－2271（代表〕