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[NRIMNews1978-12.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/6558f209-538c-4458-878b-11cfaae059c1/download)

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保坂 彬夫

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[金材技研ニュース 1978 No.12](https://mdr.nims.go.jp/datasets/d361bf15-90f1-4892-9a0d-562da4a1107b)

## Fulltext

金属技研ニュース　1978　No.12七Φ一．：ピEoo一一〇⊂ω⊂o．oo］一〇〇〇．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←㎜．12金属材料技術研究所極低温における材料疲労に関する総合研究　液体ヘリウム温度（一269℃）を中心とした極低温において金属材料の電気抵抗がゼロになる超電導現象を利用する技術は，核融合炉，磁気浮上列車およびπ中問子の利用等を通じてエネルギー開発，輸送，医療の面に飛躍的な発展をもたらすものと期待がよせられている。これらの大型機器は従来の構造材料が経験してきたのとは比べものにならない程，安全性，信頼性の面から」複雑かつ苛酷な条件下で運転されるものと予想される。一方，極低温下を本来の使用環境として作られた構造材料はなく，耐熱耐食材料として大きな実績をもつオーステナイト・ステンレス鋼は現在のところ有力な候補材料であるが，完備した基礎データが国産材についてとられていない。さらに，各種極低温機器における使用環境のシミュレーションの方法が確立していないことから，材料特性を求める材料試験の方法も明らかでない。構造材料が備えなければならない’性質はいくつもあり，その評価は各機器で大きくことなるため，単一な試験法は存在しない。安全性の面から充分なる強度，靱1生，耐疲労特性は保証されなければならないが，極低温における熱の侵入を少なくするため極低温における熱伝導率の小さいこと，常温と極低温間の熱膨張率が小さいこと，さらに強い磁場中におかれるためその影響を受けないように極低温でしかも応力がかかった状態でも非磁性であることが構造材料に要求される。それに加えてほとんどの機器は溶接により組立てられるため，溶接を施してもなおかつ前記の特性がそこなわれないことが必要である。昭和52年度末から開始された特別研究促進調整費による「極低温における材料疲労に関する総合研究」は上記の点をふまえて進められており，当研究所は金属材料研究の立場から参画し，強カ材料研究部が担当，実施している。昭和55年度までの本研究の目的は，極低温における疲労試験法の検討と，現在使用実績をもちなおかつ将来も有望視されている18－8・ステンレス鋼に代表されるオーステナイト・ステンレス鋼およびさらに高度な要求を満たすと期待されているチタン合金の基礎試験を行うことと，現在明らかでない極低温特性を支配している因子を調べ既存材料の改良または新しい材料の開発につながる基礎データを提出することにある。構造材料の極低温における疲労試験は今まで長時問実施されたものはなく，国内外において初めての試みとなり，したがって極低温における疲労試験法そのものも開発研究の対象となっている。疲労特一性のデータを整備することは早急の問題ではないが，新しい極低温技術と歩調を合せ，国産材料に関しての試験計画を前もってたてておくことの重要性は強調される、このような観点からも本研究はその出発点として重要であるのみならず，未来技術である極低温技術の発展と連携を保っ形になるよう長期的に継続されることによって成果を挙げることが期待されている。一1一銀及びルテニウムを含む耐食チタン合金　工薬用純チタン及ぴチタン含金は総含的にみて実用金属材料の中でも撮もi鮒食件が良いグループに入るが，彬酸には侵されるので，これまで弗酸を含む環境でのチタンの使用は不可能であると云われてきた。　非鉄金属材糊芥究部では，軽く且つ鮒食惟に優れているという金属チタンの持つ特性を損うことなく，より強力なチタン含金の開発を貿指して，固溶強化機構といった基礎的な性質から，金属聞化含物の析出による強化の可能性や各種の酸に対する耐食性に至るまで広範な研究を行っているが，このたぴ耐食性に関する一連の試験の箱果，銀とルテニウムをそれぞれ単独に含む2元チタン含金が，弗駿を含む水溶液に対し優れた附食性を示すことを兇出したo　図1に耐食性の昌安とするために行なった腐食試験の結果を示す。図から閉らかなように，いずれの含金も純チタンよつ腐食減量は少なく，添加元素の鍛が増すにしたがって腐食減最は少なく．な乱酬ち，比較的短時間の浸漬では，銀およびルテニウムの添加は弗駿の存在する環境でのチタンの1耐1一食性を醤しく改善することがわかる。　i31統き，それでは鮒に実用に供されているチタン含金にこれらの元葉を添加した場一含にも同じような効果があるのではないか，との期待に答えるための実鮫が行なわれた。（・）Ti・Ag合金600％A9402％A9山o ’一HX20 一一’填％A9’一一　　　一一／出畠霞／8．5％A9＼ zb0C（bげ1・R・合金独 O％Ru．呉姻40蟹1％Ru20’一 2％Ru　一’／’一’‘＝＝1一■一OO 5％Ru50 ユOO ユ50 2（闘（分）　　　　　　　　　　　　　　　200　　　　　　踏　間（分）図1　夢お酸を含む溶液中での2允チタン含金　　の耐食牲，　　腐食液は2％HF，　8％　　HNOコ，　90％H型O　腐食試験に用いた実用含金は室溜、でβ相が準安定に存在し，強さは実用合金申最高のTi－11．5Mo－6Zr一垂．5Sηと？i一王3V－11Cr－3Aiの2種で，これらの含金に1～2％の銀を添加しむ図2は腐食試鮫の結果である。　些初予測されたように，いずれの含金も銀を添力鉋すると腐食減鐙はかなり低下しており，実用含金においても銀の添加は，弗酸を含む環境における耐食性を改善する効果のあることが明らかになつたo　一方，いかに銀の添加が耐食性を高めるのに効果があるからといって，銀を添力1］することによって機械的搬質が劣化したつ，β型チタン含金の特長である加工惟が損なわれたつしたのでは何にもならない。この一1叙を確認するためさらに実燃を行ったところ，2％程度ならば銀を添加しても充分強カチタン含金としての特性を保持していることカ｛わかったo　このように，チタン合金は銀の添加によって弗酸を含む化学環境における耐食1性を，ある限られた条件の下ではあるがかなり改善し得ることが判ったことから，これまで佼用不可能．と云われていた弗酸を含む環境での使用が可能となれば，チタン合金の応用可能の分野がかなり拡大することが期待される。昌40×　　　　　　　　　　　1％A9目　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　’一呂　　　　　　　　　　　　　　一一’＼20　　　　　　　　一一　　！二　一／一／．2％A・鋼握』皇O　　　　　　　　llll（分）図2　弗酸を含む溶液中での多元チタン含金　　の耐食性，　腐食液は図1のものと同　　　じ一2一希土類コバルト系磁宿の磁気余効　磁気余効とは外部磁場の急変に対して磁化の変化が時問的におくれることをいう。このような現象は多かれ少なかれあらゆる破性材料に見られ，古くから研究されてきた問題である。最近，保磁力のきわめて大きい高性能永久磁石材料として注目を集めている希土類コバルト系化合物においても，大きな磁気余効が見られることが明らかになってきた。　電気磁気材料研究部では，主にCaCu。型の結晶構造を持つ希土類コバルト系化合物の磁性を調べているが，磁気余効の問題についても研究を進めている。この研究には二つの大きな意義がある。一つは希土類コバルト磁石の安定性に関連した実用に密着した問題が明らかにされることであつ，もう一つは，磁気余効を系統的に調べることによって，希土類コバルト系化合物に見られる特異な磁化過程の本質が明らかになる可能性があることである。　図はSmCo。．。Cul．。単結晶で観察された代表的な磁気余効曲線を示したもので，磁化が時間の経過とともに単調に変化してゆくことがわかる。このような外部磁場一定の下で，磁化が長時聞にわたって変化してゆく様子は従来の磁気余効とは著しく異っており，SmCol．lCu1．・化合物で初めて系統的に調ぺられた。余効の大きさは磁場の強さと温度に強く依存しており，最近の研究によれば，他の希土類コバルト系化合物にも共通する一般的　4（M昌o；56・6emu／g）　2？、冒〕O睾轡　2　　　　　295K　　　　　　3．5kOe4．2K　34．7kOe77K　17．1kOe10　　　　　　　　　100　　　　　　　　1000　　　　　　　　ユOO00　　　　　　時　間（秒）　図　SmCo雪．。C．1．ヨ単結晶の磁気余効曲線。　　　それぞれの温度およぴ外部磁場の下で　　　磁化は連続的に変化してゆく。な現象であると考えられる。種々の解析の結果，この現象はミクロな組成分布と直接関係した磁壁の移動にもとづく熱ゆらぎ余効であることがはっきりしてきた。写真は一走の磁場を加えたとき，磁区模様が時問の経過とともに変化してゆく様子を示しており，磁化の反転が磁壁の段階的な移動によって進行してゆくことをはっきりと裏付けている。これらの磁区観察によると，反転磁場を加えたときすべての磁壁がいっせいに動くのではなく，まず反転磁区の芽が磁壁上に生じ，それが磁壁に沿って成長するというプロセスを繰り返して磁化反転が進行してゆくものと思われ乱このことは，磁化の反転速度は，磁壁上に磁区反転の核が発生する確率によって決まる，と言い換えることができる。このような振舞いは，通常の強磁性体の磁化機構とはまったく異っておつ，この種の磁性体の磁壁の巾が非常に狭いことに付随する現象であろうと考えられる。また磁壁上に磁区反転の核が発生するための活性化エネルギーは磁気余効の測定から直接求めることができる。　以上のように磁気余効の研究などにより希土類コバルト系化合物の磁化反転機構が明らかになつつつある。保磁力および磁化曲線の温度変化などの実験結果は定量的にも説明できる段階にきている。今後の研究により，優れた磁性材料を開発するための新しい指導原理を導くことも可能になることが期待される。■2。鰍礒三榔萎◆　＼　．問写真　SmCo茗．ヨC・、．冒単結晶における磁区模　　様の時聞変化。特に大きく成長した　　部分を矢印で示した。一3一1978年金材技研ニュース題目　覧魑　　　　薗　（部門別） 晦 通巻 題　　　　冒　（都門別） Nα 通巻材粋部門 極微競銀の定競SUS316鋼の真空中疲れ挙動 2 230 薄膜のけい光X線分析 7 23530％クロムステンレス鋼の475℃周危｛ヒによる破壊 3 231 Aiを主成分とする複含脱酸剤 8 236イオンプレーティングによるモりブデンの窒化 同 同位体希釈・スパークイオン源質量分析法によ 10 238ケイ繁被殺 る鉄鋼申の微撮硫黄の定遜＝ヘリウム雰鵬気申の微競不純物成分の魯動調整 5 233．。燕蒲アル三ニウム膜の融点近傍での焼鈍し挙動 圃 カ皿工技術都門含金設計によるNi基耐熱合金 6 23毫 焼緒鍛造装籔 4 232マルテンサイト変態における転位の継承 同 鋼板のラメラテア感受牲評価のための新しい試 5 233趨微系1嚇フェライト鋼の延倣 7 235 験湊ニオブ中の酸素の圃溶状態およぴ拡散に及ぽす 8 236 ステンレス鋼配響の高濫水応カ腐食審11れ 8 236圧力の影饗 Fo（至OO）磁へのS，O，Pの偏析挙動 10 238強カ鋼の海水申における疲労 9 237 遊星圧延機の圧延機構 旦1 239鋼の被肖雌におよぽす熱処理条件の影響 同Aト閉合金申のα一A1棚と共存する2種糞震の化 圃 特許紹介合物 被溶接物の表側と裏個uとの雰囲気圧力差をつく 2 230寓ニッケルオーステナイト含金の申性子照射試験 10 238 る装護Mo板の再緒一暴燦合組織の箭11御 1夏 239 噴流ガスで溶接部溶融金属を保持して行なう片 同極低濫における材料疲労に灘する総含研究 12 2蜘 繭襲波溶接法銀およびルテニウムを含む耐食チタン含金 圃 リッジングを防止するフェライト系ステンレス 4 232希土類コバルト系磁石の磁気余効 圃 鏑板の製造法脱炭焼きなましによるフェライト系ステンレス 同強さ部門 鋼板のりツジング防止法疲れき裂伝ぱにおよぼす過大荷璽の影辮 1 229 鋳鉄のチル抑館肪漆 8 236一方向凝圃共6縞含金 2 230 金型用無チル鋳鋏の製造方法 同SUS304鋼のクリープ挙動に及ぽす変動荷璽の 4 232 流動床用溢流管 9 237粉鉄鉱石の連続釣流動遼元法 10 238ニッケルーボロン共晶含金の商温変形 6 234基準的疲れ強さのデータシート 7 235 その他溶接継争の疲れ強さデータシート 1重 239 新年のごあいさつ 正 229197牌外国人来訪者等一蜷 同冶金披術部門 出願公開発明の紹介 3，1至硫戴酸化物イオンの薄層ラジオクロマトグラフィー 1 229 研究成果の発表 4，旦Oニッケル錐鰍熱含金（ハステロイX）申析出炭化 2 230 金材技酬帯在記 5，6物の組織観察による分析 受託研究・共同研究の実繊 7 235銅粥鉱の懸濁直接電解 3 231 科学技術庁長宮些所を視察 9 237グラフ了イト炉原子吸光法による磁熱合金申の 4 232 1978年金材技研ニュース趣匿一覧 12 240特許出願逮報出綴日 脳瞭幡努 発　明　の　名　称 出願日 出畷幡号 発　明　の　名　称52．12I1g 151820 水申溶接法 53．3．2 22854 Ni塞含金52．ユ2．旦g 15ヱ82亘 ばり除去装蹴 53．3．2 22855 Ni基含金53．2．10 13575 リチウム鋤出剤の製造方法 53．3，2 22856 商蒲虫点金属土のセラミックス皮膜申の53．2．1O 13576 炭化チタンの微粉末の製造法 欠陥検出法53．3．2 2285王 溶鋼用脱駿含金 53．3．2 22857 低温靱性の優れたモリブデン材または53．3．2 22852 溶鋼用脱酸含金 焼緒モりブデン材の裟造法53．3．2 22853 Ni基含金■◆短　信◆○海外出張　荒木　透　所授　難国における材料研究等の実備調査のため昭和53年10月29臼から昭和53年10月3蝸まで韓国へ，また第19固玉LAFA総全及びラテンアメリカ鉄鋼金議等出席のため昭和53年11月2舶から昭和53年12月3日までブラジル国へ出張した。　襖本正人　強カ材料研究部研究員　組織調整による金属材料の強靱化の研究のため昭和53年11月18日から54年u別7日までの予定でアメリカ含衆国ミシガンエ科大学へ出張しれ編集毅発行人1三11　　　　脳　遜巻　第240努　　　　　保　坂　彬　夫株式会社　三　輿　印　刷東京都新宿区信濃町12　　　東京（03）359－3811／代表）発行所　科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　　東京都目黒区中冒黒2丁目3番12号　　　　　　　電謡　東京（03〕719－2271（代表〕　　　　　　　郵綴番号　I53一4一