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[NRIMNews1990-03.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/6bd8e556-f3ba-4c58-acc0-3cce168bc5af/download)

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漆原 英二

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[金材技研ニュース 1990 No.3](https://mdr.nims.go.jp/datasets/0aa66226-c0b6-4232-8f62-d05c2cd3bdc7)

## Fulltext

金属技研ニュース　1990　No.3i〇一．ゼEoo一一〇［蜆［○箏○コーooo－o〕0＝あo㎝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－ooω］o〕f←‘■　　　「唆化物超口鐵」■・、1．竈低■での岬輿，箏螂’’鵬一高磁界に強いビスマス系酸化物超電導線材実用化は液体ヘリウム温度が先か？　当研究所が2年前に発見したビスマス系酸化物超電導体（Bi－Sr－Ca－Cu－0）は，超電導になる臨界温度（T。）が約110Kであるので，安価な液体窒素（沸点77K）を冷媒に使用できる。したがって，高温超電導体として種々の技術分野への応用が期待されている。一方，ビスマス系酸化物超電導体を液体ヘリウム（沸点4．2K）で冷却すると，超電導状態を保つ臨界磁界（Hc2）が従来の金属系超電導体に比べて格段に高くなることがわかり，高磁界発生用超電導マグネットの巻き線材として，にわかに注目されるようになった。　当研究所でも，液体窒素温度で使用可能な超電導線材の開発と並行して，液体ヘリウム温度において高磁界特性の優れているビスマス系酸化物超電導線材の開発を進めている。図は，銀シース法（超電導駿化物の粉末を銀のチューブに充損して伸線加工により細線とする）とドクターブレード法（次ぺ一ジ参照）によって作製したビスマス系酸化物超電導線材の臨界電流密度（J。）の，4，2Kにおける磁界特性を示したものである。なお，高磁界でのJ。の測定は，東北大学のハイブリッドマグネットを使用して行われた。ビスマス系酸化物超電導線材は，磁界を高くしてもJ・がほとんど低下せず、実用上必要とされている104A／cm2以上のJ。を，30T（テスラ）の磁界中においても保っている。図中点線で示したのは，現在超電導マグネットに実用されている金属系の線材である。これらの線材のHc2はせいぜい25～27Tで，発生磁界も20Tが限度であった。ビスマス系酸化物超電導線材のHc2は1OOT以上であるので，核融合炉や電磁推進船に必要な20丁以上の磁界を発生する超電導マグネットを実現することも可能となろう。　ビスマス系酸化物超電導体は，多芯線化や銀添加により安定性が優れていて接合が容易な線材が開発されており，また優れたテープ状線材も’開発されていることから，従来不可能であった高磁界の発生に，4．2Kで実用されるのも間近いものと期待される。106昌＼1055幽細漫鯉10・峠撞10ヨ．銀シース単芯線材（酸化物中に銀を添加〕　／　　、　　　、　　、、　　、ミ、　　　、　　　　　、　　　　　、トクターブレ＿ト、、銀シース多芯線材　　　　（56芯）、テープ線材　1・トパ・、。。、。；・、・i添加・・。・・ド1■1レ＼ノー　　　、I　　　　　ll　　　　　　l51015202530　　　　磁界（T〕4．2Kにおけるビスマス系酸化物（Bi2Sr2CaCu20亜）超■導線材の磁界特性1ビスマス系酸化物超電導体のテープ化に成功超電導マグネットの巻き線材として有望　ビスマス系酸化物超電導体の線材化の研究を続けている当研究所は，前ぺ一ジの図の中に示したように，4．2Kにおける高磁界中での臨界電流密度（J。）が非常に大きい，テープ状の線材を作製するのに成功した。　この技術は，民問企業との共同研究で開発したもので，セラミックスの成形加工に用いられているドクターブレード法を利用している。まず，通常の粉末焼結法によりビスマス系酸化物超電導体を作り，これを粉砕した後バインダーの有機物を加えてぺ一スト状のスラリーとする。このスラリーを，図に示したようにドクターブレードと呼ばれるエッジとキャリアシートの隙間からキャリアシートの上に連続的に押出して乾燥し，薄いテープとした後このテープを銀テープに乗せて熱処理する。優れた特性を持つ超電導テープ線材を得るためにはこの熱処理が非常に重要で，まず500℃前後の温度に数時問加熱して酸化物テープ中に含まれている有機物を分解させて除いた後，880～890℃に加熱して酸化物を部分溶融し，下地の銀テープに付着させる。　熱処理温度が870℃と880℃の場含のテープ断面を写真で示したが，（a〕の870℃では各結晶粒の向きはバラバラで，酸化物全体の密度も低い。これに対して，（b〕の880℃では薄い板状の結晶がテープ面にほぽ平行に配列した組織となっており，密度も格段に大きくなっている。880℃以上で熱処理したものでは酸化物が部分溶融しておつ，酸化物組織の配向によつ4．2KにおけるJ。が部分溶融前のも・超電導酸化物ドクター電導酸化物 ブレード温風スラリーψ超電導酸化物テープ・　　’一　　　　　■　　一　　一　　’　　　　　‘　　　→一　　　　　、．’’　　、1ヰ　’・1一→一○キャりアシート○、のに比べて大幅に向上するのみでなく，酸化物テープと銀テープの密着性が向上して安定性も改善される。従来，こうした配向組織は冷問加工と熱処理を組合わせなければ得られなかったが，今回開発した方法では熱処理だけで，超電導特性の優れた配向組織が得られる。　前ぺ一ジで述べたように，既存の金属系実用超電導線材は20丁以上の高磁界においてJ・が極端に低下する欠点があるが，今回得られた厚さ10～20μmのビスマス系酸化物超電導テープは，4．2KではHc2が極めて高く，23Tの磁界中でも104A／cm2以上のJcを保っているので，20丁以上の高磁界を発生する超電導マグネットの巻き線材として非常に有望である。現在，熱処理条件の最適化に・より更に特性の向上を図るとともに，機械的一性質など実用化に際して問題となる諸特性を検討している。la〕870℃，5時闇10μmドクタープレード法説明図　　　　　　lbj880℃，5時間ビスマス系酸化物超四導テープ線材の断面写真酸化物超電導体の能率的な探索に向けて着々と進むデータベース化　趨電導になる臨界温度が30Kを超えるランタン系酸化物高温趨電導体が，昭和61年にI　BMチューリッヒ研究所のBednorzとMOllerの両博士によって発見されて以来，まだ4年にしかならない。しかし，この聞にイットリウム系，ビスマス系，およぴタリウム系の各酸化物趨電導体が稲次いで発見され，臨界温度も当面の目標であった液体窒素温度の77Kをはるかに趨えて，100K以上にまでなっている。この分野の研究はこのように急速に進み，発表される論文数も飛躍的に増大しているので，研究者自身が図書館に出向いて必要と思われる論文のすべてを選び出し，そこに記載されている膨大なデータにいちいち目を通すことは，もはや不可能になっている。したがって，酸化物趨電導体の研究を能率的に進めるために，関連する情報のデータベース化が急がれている。　昭和63年度に発足した科学技術庁の超電導材料研究マルチコアプロジェクトでデータベースコアを担当している当研究所は，科学技術振興調整費研究で1年間の調査を行った後，平成元年度から「新超電導材料開発のためのデータベースの構築」に関する研究をスタートさせた。そのねらいは，川趨電導特性およびこれに関連する物性データの標準化，（2代表的な物質の共通試料を作製して重要項目に欠落のない基幹データの収集，13）データベース作成のためのメタデータ（デ　　　loo一夕べ一スの構造すなわち集められているデータの種類，名称，性質など）の完成，および（4）データベース入出カシステムと利用技術の確立で，当研究所が中心となった委員会（9大学，9民間企業，5国立研究機関が参加。委員長は脊木亮三・大阪大学教授）で進められている。　研究はまだスタートしたばかりであるが、当研究所が分拠している「メタデータの完成」について，簡単な例で説明する。データベースからイットりウム系酸化物超電導体YBa2Cu3一工M工07一互（ただし，M＝Fe，Co，Ni，Al，Zn）の臨界温度とユニットセル体積80】60幽塑瞭40鍾20の関係を調べる場合を考える。それには，データベースから該当する物質を検索し，その格子定数からユニットセルの体積を計算して作図する必要がある。したがって，データベースには構成元素名とその組成，格子定数，臨界温度などの情報が入っていなければならないことになる。当研究所で現在までに作成したメタデータを使って作られたデータベースから，前記の関係を調べた緒果は図のようになる。　高温超電導の発生メカニズムはまだ確立されていないので，データベースにどのようなデータを集めるかも璽要な研究課題である。上述の例では格子定数として室温の値を使用しているが，臨界温度直上の格子定数の値が必要であるというのであれば，少なくともそのような値を論理的に導ける惰報がデータベースに含まれていなければならない。こうしたことから，メタデータは修正が簡単にできる構造に作ってあって，完成に向けて絶えず改良を加えている。　なお，これらのデータを集めるために整理した約3，500件の文献は，当研究所内の端末機でアクセス可能な文献データベースとして所員に開放されており，酸化物超電導体の研究に活用されている。0．172a2Cu3＿。M廿07＿。　　　　O△▽FeCoMAl咋、．↓、＿叫岨、△●　＾　0．i73　　　　0．174　　　0．175　　　0．176　　　　0．177　　　0，178　　　　ユニットセル体穣｛n㎜ヨ）データベースから求めた臨界温度とユニットセル体租の関係スポヅトニュ’ス　　ナトリウム腐食に影響大きい　　鉄鋼中の窒素　液体ナトリウムを冷却材とする装置（たとえば高速増殖炉や太陽熱利用システム）の構造材料としては，オーステナイトステンレス鋼が適していると考えられている。このような液体ナトリウムと接するステンレス鋼の腐食挙動には，ステンレス鋼中の固溶窒素が大きく影響することが，当研究所の実験で明らかになった。　窒素の含有量を変えたステンレス鋼を流動ナトリウム中に長時間浸漬すると，チタンのような窒化物を生成しやすい金属がステンレス鋼に含まれていない場合には，固溶窒素が約O．O05％以上であると腐食が著しく加速され，窒素を含まないものに比べて腐食減量が約2倍にもなる場合がある。また，ステンレス鋼中の固溶窒素は，液体ナトリウムを経て雰囲気ガスのアルゴン中に移っているごともわかった。　固溶窒素の増大によつナトリウム腐食が加速される理由は，ステンレス鋼中の固溶窒素の粒界への拡散が非常に速く，また，液体ナトリウム中の窒素の活量が非常に小さくて窒素がナトリウム中に急速に溶出し，ステンレス鋼の表面エネルギーが低下するためと考えられる。セラミックスの疲労破面にも縞模様を発見　塑性変形を起こしやすい金属に特有な現象として，疲労破面にストライエーションと呼ばれる縞模様が現れることがある。ところが，脆くてほとんど塑性変形しないセラミックスでも，疲労破面に金属疲労の場合に似た縞模様が現れることがある。　写真は，常圧焼結炭化ケイ素に硬さ試験機でダイヤモンド圧子を繰返し押付けたときに，疲労破面に現れたストライエーションである。セラミックスのストライエーションは，局部的圧縮応力の繰返しで粒内破壊が起こった場含に現れている。当研究所では，金属の場合とは異なるストライエーションの生成機構の解明’を通して，セラミックスの疲労損傷の本質に迫ろうとしている。セラミックス疲労破面のストライエーション（矢印はき裂の伝ぱ方向）研究開発中のニッケル基耐熱合金の分析に朗報　蛍光X線分析は，合金中の多数の元素を同時に定量することができるので，極めて迅速に分析できる利点がある。しかし，組成が極めて均一な標準試料を比較の基準として必要とするので，含有する合金元素の種類や量に変動が大きい研究開発段階の含金の分析においては，標準試料が市販されていないのが難点である。　当研究所では，高融点金属を含む10種類の合金元素（Al，Ti，Cr，Mn，Fe，Co，Zr，Nb，Mo，W）をニッケルにそれぞれ約1～10％加えて，ニッケル基耐熱合金の分析に使用する標準試料を作製するのに成功した。成功の理由は，高融点のモリブデンやタングステンをニッケルとの母合金の形で加えて真空アーク溶解したことで，これにより標準試料に要求される極めて均一な組成のものが得られた。　この標準試料を1つだけ用意してその組織を正確に決定しておけば，理論的に補正値を計算するパソコン・ソフトで蛍光X線の測定データを処理する（ファンダメンタル・パラメータ法）ことにより，各種ニッケル基耐熱合金中の前記10元素をただちに正確に分析することが可能である。トピヅクス　　　当研究所主催で燃焼合成の　　　昌米ワークショップ　第1回の「燃焼合成に関する臼米ワークショップ」が，日米繭園とソ連とから含計約50名の研究者が参加して，去る互月u日と12蘭の両臼，つくば市の研究交流センターで開催された。このワークショップは，臼米双方の燃焼含成法研究の最新の情報を交換するために当研究所が關催したもので，この分野の国際的な金議としては我が團で初めてのものである。　ワークショップは，当研究所の新屠所長の挨拶と燃焼含成法の創始者であるソ連科学アカデミーのメルジャノフ博士の記念講演で始まり，新材料創成のための先端技術である燃焼含成法に関する研究成果の発表と討論が行われた。臼本側の発表はチタンーアルミニウム金属間化含物の燃焼合成に関する研究（4件）と傾斜機能材料の燃焼含成に関する研究（4件）がおもなものであった。アメりカ側の発表はセラミックスに関する研究がほとんどで，臼米の研究対象が極端に異なっているのが印象的であった。　研究発表の場以外でも活発な情報の交換が行われ，燃焼含成法の研究の発展のために，今後も日米双方が協力していくことが確認された。4月の研究発表（国内分）挙・協会名 開催期間 発　表　題　目 発表者（所属）目本金属学会 4．3～4．5 1．YBa2Cu408の含成と物性 山田裕（物性）ほか（東京：東工大） 2．Y王一工Ca五Ba2Cu408酸化物超電導体の圧 山田裕（物性）ほか力効果3．クラスター変分法によるNi基耐熱含金の 榎本正人（物性）ほかγ／γ’平衡の解析4．分子動力学法による粒界のアモルファス 楠　克之（物性）ほか化のシミュレーション5．CトZ昨A1形状記憶含金の相境界面の移 梶原節夫（機能）動連度6．Fe－Ni－Co－Ti形状記億合金における相 菊池武至児（機能）ほか境界面と逆変態転位7．FトNi－Co－Al－C含金における逆変態挙 大塚秀幸（機能）ほか動と転位構造（互I）8．Ti－TiN傾斜機能膜の組成の温度依存性 池野進（機能）ほか9．SiC／Ti含金複含材料の加熱による繊維 今井義雄（機能）ほか強度の変化10．TiC皮膜の熱的安定性 篠原嘉一（機能）ほか学・協会名 開催期聞 発　表　題　圏 発表者（所属）喀本金属学会 4．3～4．5 1玉．焼入れしたβ型チタン含金の透過電顕組 貝沼紀夫（力学）ほか（東京：東工大） 織玉2．六方晶金属間化含物VSi2，CrSi2単結晶 中村森彦（力学）の弾性定数13．Ti系化含物の静疲労及び繰返し疲労特性 堀部進（力学）ほか14．セラミックスの疲労損傷メカニズム 堀部進（力学）ほかヱ5．酸化マグネシウムのインデンテーション 高倉英樹（力学）ほか疲労16．．A　E　Sによる表面分析の定量精度 吉原一紘（表面）ほか17．Cu－Ti系薄膜における速い拡散 吉武遺子（表繭）ほか18．Arイオンビーム照射によるBi系超電導 斎藤一男（表面）ほか酸化物薄膜の熱スパイクと損傷効果19，Nイオン注入した金属間化含物TiA｝の 松島忠久（表面）ほか曲げ強さ20．Arイオン注入によるBi系趨電導酸化物 貝瀬正次（表弼）ほか薄膜の構造変化と時効特性21．銅のクリープ申の微視的変形に及ぽす粒 江頭　満（損傷）ほか界すべつの影響22．ドクターブレード法によるBi2Sr2Car 戸叶一一正（第1）ほかCu20エ超電導テープの作製と高磁界特性23．照射下クリープのシミュレーションー遷 永川城正（第2）移過程と初期過程24．モりブデン単結晶のろう付け継手の高温 平岡　裕（第2）ほか焼鈍劣化25．タングステン単結晶の延性一腕性遷移特 平岡裕（第2）ほか性26．激滴法におけるデータ処理 檀武弘（第4）ほか27．遠心噴霧金属粉末の凝固組織 原田幸明（第4）ほか28．昇温脱離法による水酸アパタイト粉キャ 竃　義雄（第4）ほかラクタリセLション29．鉄趨微粉の表繭状態に及ぽす水の影響 打越哲郎（第4）ほか学・協会名 開催期闘 発　表　題　圓 発表者（所属）目本鉄鋼協会 4．3～4．5 1．低比重M基単結晶趨含金の設蓄十 原田広史（設計）ほか（東京：東工大） 2．α一α2型耐熱Ti合金の設計 小野寺秀博（設計）ほか3．9％Crニッケル基粒子分散強化趨合金の 川崎要造（設計）ほか組織とクリープ特性4．コールドクルーシブル内の金属球に働く 桜谷和之（反応）ほか浮揚力の測定5．CaOるつぽによるTiAlの高周波溶解 三井達郎（組織）ほか6．2．25Cr一五Mo鋼の水素侵食に及ほすオー 中島宏興（計測）ほかステナイト結晶粒度の影響7、グロー放電質量分析法による金属La，Pr， 広瀬文雄（諦貝1j）ほかNd，Gd及びTb中の希土類元素の分析8．園際共同高温低サイクル疲労ラウンドロ 小林一夫（損傷）ほかビンテスト9，Cr－Mo－V鋼の高温強度特性改善のため 京野純郎（損傷）ほかの窒化を利用した表面層細1粒化処理I0．レプリカ法によるクリープキャビティの 困申秀雄（環境）ほか定量的計測における誤差因予解析と評棚方法の検討1Lフェライト系耐熱鋼の長時間クリープ強 木村一弘（環境）ほか度特性12．NCF800H含金のクリープき裂成長挙動 田淵正明（環境）ほかと破壊機構との関連I3．変形と破壊におけるフラクタル 石川圭介（第1）ほか14．Ti－15V－3Cr－3Sn－3A1溶体化処理材の衝 長丼　寿（第1）ほか撃特性玉5．チタン含金の液体ヘリウム温度における 梅澤　修（第1）ほか電気・磁気的性質16．TiAi／Ti3Al二相化含物の緒晶粒形態 信木稔（第3）ほか17．高温金属材料の変形挙動のコンピュータ 武内朋之（第5）ほかシミュレーション18．クリープ特性評価法に関するVAMASラ 門篤義雄（第5）ほかウンドロビン金属材料技術研究所科学技術週間行事のお知らせ（1）研究所一般公開（本所・筑波支所）　当研究所が行っている各種先端的研究活動の成果の一端を，パネルと実物試料の展示により詳しく紹介します。また，おもな研究設備と施設も公開します。なお，本所においては科学技術映画を上映し，来訪者からの技術相談に応じるための相談コーナーも開設します。　　本所（申目黒）　4月16日（月〕13時～17時　　筑波支所　　　　4月1畑㈱　10時～玉6時（2）「SCIENCE　NOW’90」への出展　当研究所が特に力を入れている新材料の闘発と材料信頼性の確立に関する研究を中心に，おもな研究成果をパネルと実物試料で展示し，当研究所が富指す今後の方向とともに，わかりやすく紹介します。　　場所：東京国際見本市会場（晴海）　　其月間　＝4月　9　日（月）～4月12貿㈱　　時間：10時～16時30分◆特許速報◆●出　　願発　明　の　名　称 出願日 出願番号 発　　明　　者　　名大型CaSi2単結鶴の製造方法 1、至2．12 O1－320520 平野敏幸微粒子コロイドと磁性流休 I．至2．18 01－325909 中谷　功，小澤　清，杏林孝夫，花岡樽明微粒子コロイド及び磁性流体の製造装護 1．至2，18 01－325910 卒谷　功，土方政行、商橘　務γ一析舳垂化型Ni基趨含金設蕎十支援装置 呈．12．2三 0玉一329478 山崎遭夫，原嗣広史、山縣敏鱒，楠　克之，大野勝葵，横」l1忠鵬駿化物趨電導線材とその製造方法 1，12．21 01－329479 1努搬　久，井上　簾，前田　弘◆短　信◆●人事異動　平成2年至月31日　辞職　吉松史朗（反応制御研究部長）●外国人研究員の受入れ氏名MariaSto」anovaNikolova　　　　（ブルガリア團籍）所属リトアニア共和国アカデミー化学・工　　　　薬科学研究所テーマ　金属物理・化学，表面化学，材料信頼性　　　　に関する研究期閥平成2年1月30日～平成2年2月28日氏名Be閉ardしeNeindre平成2年2月亘蟹併任　反応捌御研究部長　新屠和嘉（所長）所　属フ’」マ期　聞氏　名所　属アーマ期　間フランス　材料・高圧技術研究所特殊な粉体の創製とその性質の解明に関’する研究平成2年2月1日～平成2年3月31日Robert　N　Scheltonアメリカ　カリフォルニア大学酸化物趨電導の物性に関する研究平成2年2月8日～平成2年3月2日●海外出張氏　名震1艦／梅澤　修所　　　属材料設計研究部第1研究グループ期　　　閥2．2，12～2．2．182，2．17～2．2．24行　先イギリスアメりカ用　　　　　　　務国際共同研究の研究実施計函作成及び研究設備経費等の検討アメリカ金属学会　　　　　　通巻　第375号発行所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　〒呈53東京都目黒区印目黒2－3－12　　　　　TEL（03）719－2271，FAX（03）792－3337　　　　　　平成2年3月発行繊鎌発行人　　漆原英二印　轟11株式会社三興印刷