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[NRIMNews1987-09.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/758a578d-2ac7-4c20-ac87-298946385e5f/download)

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木村 良

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[金材技研ニュース 1987 No.9](https://mdr.nims.go.jp/datasets/962b4025-50b2-45ca-a1f5-01e62d513f34)

## Fulltext

金属技研ニュース　1987　No.9七①一．ヒE①o一一〇＝蜆⊂○箏○コーooo一①o＝あ○蜆oo．］o－Eo－ooo］10’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈餉Eo．但≧里三…ω…Z－o○餉］○工←‘■金属材料技術研究所原子力基盤研究の促進新原子力開発利用長期計画に対応して　最近，原子力委員会では核融合炉，高速増殖炉、高温ガス炉などの新型原子炉を含めて我が国の原子力長期開発路線の見直しが行われた。　核融合炉では，日本原子力研究所の臨界プラズマ試験装置JT－60の臨界条件の達成を目前にひかえて次段階における研究開桑の中心である次期大型装置について基本的検討が行われた。高速増殖原型炉“もんじバも昭和67年の臨界を目指して建設が進められているが，よりいっそうの安全性，経済性の向上が必要とされている。高温ガス炉も昭和64年より高温工学試験研究炉の建設が開始されようとしている。　これらの新型原子炉開発には，高度の技術的なブレークスルーが重要であると強く認識されており，その基盤である革新的な新材料，新技術の開発が必須とされている。本年6月に原子力委貝会で策定された，原子力開発利用長期計画ではこれを受けて，特に原子力材料分野では耐放射線1生新構造材料の開発，放射線を低減するための材料の開発，材料の解析・分析技術の高度化，材料の信頼性・安全性評価技術の高度化などを主要基盤技術として設定し，その効率的推進を図るとしている。　当研究所においても，これに対応して従来蓄積されたポテンシャルを十分に生かし，国立研究所として積極的に役割を分担する計画である。　その研究の幾つかを紹介すると，照射下の材料挙動の研究に関しては，我が国で唯一の材料研究専用小型サイクロトロンに付属した軽イオン照射下クリープ試験装置を用いた照射研究を既に開始しているが，今後さらに照射損傷過程を原子的レベルで，その場で動的に連続解析・分析するための高度な新技術開発を進める。また新材料開発に関しては，鉄一ニッケルークロム系γ金属問析出強化型単結晶合金のボイド形成の研究，遷移金属ダイシリサイド（MSi2）の単結晶作成と結晶構造解析の研究，またMo，Wなどの高融点金属の単結晶生成機構の解明と大型化，放射光等による内部欠陥同定などの研究に着手しており，従来にない革新的な耐照射性材料を目指した研究を進める。　低放射化材料についてはフェライト系材料の研究に加えて，今後はSiC－C系の複合材料研究を発展させる計画である。また，核融合炉炉心プラズマから受ける高熱流束に耐え得る新材料の研究も多様な材料技術を駆使して取り組む計画である。　以上のような原子力材料の基盤的研究は，本年策定した当研究所の第3次長期計画の主旨である先導的基礎的研究とその総合的研究の推進の方針に沿うものであり，当研究所の広くかつ専門的な材料基盤研究の上にたって期待される成果を上げるべく鋭意努めたい。形状記憶合金の疲労特性使い方で変わる記憶特性の劣化　形状記憶合金は，高温で与えた形を記憶していて，これを低温で変形させても高温に加熱すると，再び元の形に戻るという変わった特性をもっておつ，すでにいくつかの用途に実用されている。これらの用途の中には，人工衛星のアンテナのように，打上げの際は小さく折りたたんでおき，軌遭に乗ってから使用状態に広げるために1固だけ形状記憶効果を利用するものと，温室の窓の開閉器のように，周囲の温度の変化に応じて断えず開閉させるために形状記億効果を繰返し利用するものとがある。後者の場含には，温度，荷重，ひずみの変動を繰返し受けて材料が疲労し，完全には元の形に戻らなくなる形状記億特佳の劣化が超こる。　したがって，当研究所では新しい形状記億含金の闘発と併行して，代表的な形状記億含金であるチタンーニッケル（TiNi）含金を用いて疲労に伴う記憶特性の劣化の研究を行うとともに，形状記憶合金に特有な疲労試験法の検討も行っている。　形状記億効果は，含金のマルテンサイト変態と呼ばれる結晶構造の変化と密接な関係がある。形状記憶含金に形状回復温度以下の温度T1で荷重を加えると，次第に変形しながら合金の組織は揖相（最初の結晶構造）からマルテンサイトに変化し，荷璽を除くと組織はそのままで変形が残る。この過程は，荷重とひずみ（マルテンサイトの量と考えてもよい）の関係を示した図の，Aで表されるモードのo→αとα→あに相当する。ここで荷重を加えないで形状回復温度以上の温度丁2に加熱すると，ム→oのように元の形に戻るとともに組織も母相に戻る。一方，T2で荷重を加えるとFで表されるモードのo叫Cに沿って変形してマルテンサイトを生成し，この温度のままで荷重を除くとC→oのように元の形に戻るとともに，組織も母相に戻る超弾性という現象を示す。このように，形状記億含金製の都晶にかかる荷重一ひずみ一温度サイクルを予損1」すると，図に示したAからFまでの6種類の疲労サイクルが考えられる。　最近のヒット商品の一つに形状記億含金の針金を使ったブラジャーがあるが，これを水（T1）で洗った場含はAのモードに楯当し，変形しても体温（T2）で元の形に戻る。一方，お湯（T2）で洗った場含はFのモードに稲当し，変形してもすぐに元の形に戻る。このように，ブラジャー一つをとってもその疲労モードは決して単純なものではない。いろいろなモードの疲労サイクルをTiM含金に繰返し与え，形状記憶特性の変化を調べた結果によれば，Fのモードの場含が最も形状記憶特性の劣化が著しかったが，寸法変化を抑えて温度サイクルに対応する荷重サイクルを加えるBのモードの場含は，ほとんど性能の劣化は起こらなかった。このことは，異種含金の比較や熱処理法の比較など，疲労特佳の迅速な比較のためには，Fのモードのループ部分で疲労サイクルを繰返す試験法がよいことを意味している。　以上のような各種のモードでの疲労に伴う特性変化を調べて，形状記憶含金を用いる機械部晶の設計のためのデータを提供するとともに，機能佳新素材である形状記憶含金に適した試験・評価法を確立するべく，研究を進めている。牌担丁正＜形状回復温度＜T2《形状言己憶温度　　　　　　　　　　　　　　　　c　　　　　　　　　　　　　　　4　　　　　　　　　　　　　　■　　　　　　　　　　　　　1　1　　　　　　　　　　　11　　1　　　　　　　　　！1　　　／　　　　　　　　1　　　　　　　1　　　F　　7　　　　　11　　　　■＼　■　　　　！z　＼　■　　　T2　1　　＼　　　　　　　！　　　　　　71　　　　　　　蜆11＼7・・E、・7〆C　〃　／　！　　　　　　　　　／／　！！看、＼　　7／1　　　・＼／〃■　　　　　・／　　　　　T・　　　　　　＼0　　　　　　ひずみ　　凸　図　形状記憶含金の荷璽一ひずみ飾線図スポットニュ’ス鉄とアルミナの接合法を開発　近年，貞動率産業などの分野で耐熱1生・耐摩耗性の向上のため，金属とセラミックスを接含した材料が要望されている。当研究所では，直接には接含が困難な鉄とアルミナを，それら双方に接含性が良い，鉄と少量のイットリアからなる複合申間層を閲に挟んでホットプレスすることによリ，強く接含できることを見いだした。　図は，複含申間層内の鉄とイットリアの界面の極く近傍を，分析電子顕微鏡で調べた結果である。界面の鉄側は組成の変化がないが，イットリア側には鉄が約20％溶込んでいる。この界面生成物が，複含申間層内の鉄とイットリアの接合強度，すなわち複含申聞層の強度に大いに影響していると考えられる。したがって，複含申間層の強度を改善して全体的な接含強度をさらに向上させるよう，引続き研究を進めている。也蜘　　　　　　界湘からの甜櫨」1μ…〕図　鉄一イットりア界面近傍の元素分析　　　電子ビーム照射で強力鋼の　　　酎食性を改善　強力鋼は，比較的穏やかな環境下では強度と靱1生を兼ね備えた，優れた機械的性質をもっている。しかしながら，この材料は腐食佳環境では脆くなリやすいので，安全に使用するためには表面の改質などで耐食性を向上させ，靱陛の低下を防ぐ必要がある。　当研究所では，金属材料に電子ビームやレーザビームなどの高エネルギー密度のビームを照射して，材料の表面を改質する研究を進めている。これらのビーム照射を利用すれば，急速加熱による局部的な表繭溶融が可能であるので，材料内部の本来の特性を変えずに，表面を急冷凝固層や合金層で覆って改質することができる。　このような方法を用いて，強力鋼（獄丁一50およびSNCM439）の表面を厚さ約mミクロンの急冷凝圃層で覆い，pH約1の硫酸溶液中で腐食挙動を調べると，腐食速度が未処理材料に比べて半減しておリ，安定な不働態皮膜の生成も認められた。このような表面改質は，強力鋼の耐食性を改善して従来よりも厳しい腐食性環境での使用に耐えるようにするので，強力鋼の使用範囲を広げる有効な手段として期待される。　　　　4タイプあるクリープ　　　　変形挙動　金属材料に高温で一定の力を加えておくと，時闇の経過とともに次第に変形し，ついには破壊してしまう。この現象をクリープといい，時間の経過と変形量の関係を示した線図を，クリープ曲線と呼んでいる。　些研究所では，代表的な高温機籍材料であるSUS304および316鋼について蓄積してきた，系統的な長時閥クリープ試験のデータを詳細に検討した。その緒果，通常のクリープ線図では区別が困難であるが，クり一プ闘線の勾配すなわちクリープ変形速度を比較して，これらの材料のクり一プ変形挙動は1種類ではなく，4っのタイプに分類できることを見いだして，どのような温度と応力の条件のときに，どのタイプのクリープ変形挙動となるかを示すマップ（クリープ変形挙動分類領域図）を作成した。　材料のクリープ変形挙動を知ることは，構造物の寿命・予寿命を求めるために極めて重要なことであるが，このマップの利用によリクリープ変形挙動をより正確に予狽1jすることができるので，高温機器の安全性・信頼性の向上に大いに寄与することができる。3一昭和62年度金属材料技術研究所研究発表会　金属材料披術研究所では，研究活動をより広く理解していただくために，毎年概究発表金を開催しておリます。本年度は「表面・界面制御にょる材料開発」を圭題として，人工的に含成・修飾された表面や界繭をもつ材料の諸性質についての研究成果を申心に下記の魑園について発表いたします。皆様方の御来聴を頂きたく，御案内申し上げます。（聰識自歯）　圏　時：昭和62年11月48㈱　13：30～16：40　金　場：金属材料技術研究所　大会議室　東京都国黒区畔唱黒2－3－12電謡03－719－2271㈹　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（東械線　地下鉄日比谷線　申嘗黒駅下車徒歩工O分）　　　　　　　　　　　　　　　勢　プ　ロ　グ　ラ　ム　勢13：30～13140　あいさっ　　　　　　　　所長　中　川　龍一13：40～15：00　　　　　（座優　材料強さ研究部長　武　内　朋　之）　1．イオン注入法による金属嚢面・簿膜の構造制御と特性改質　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　構造維11御研究部第3研究室授　斎　藤　一　男　　　イオン注入法は，熱拡散なしに元素を表面から打ち込む非平衡プ1コセスであり、最近、金属，セ　　ラミックス，高分子材料まで種々の材料の表面改質への応用が期待されている。　　　本報告では，イオン注入法により材料表面，薄膜に①変調構造，②葬晶質層，③セラミックス燭，　　④葬平衡化含物等の特殊構造を合成し，その微概的構造変化と表爾硬さ，耐食性，耐応力腐食割れ　　性，趨電導性等の材料特惟の改警効果について述べる。　2．金属基複合材料の界面　　　　　　　エネルギー機盤材料概究グループ第6研究グループリーダー　　　　　塩　田　一　路　　　F　RM（繊維強化型金属基複合材料）の諾特性は，強化繊縦と母材金属の界面状態に強く依存する。　　　本轍告では，アルミニウム系，チタン系を申心としたF　R　Mの製造時とその萬椴佼用時の界面に　　おける問魑点と，それらの解決の方法としての概材の含金化，申閥臓の形成などの効果、および界　　面状態の制御によって得られる2，3の機能特性について述べる。15　：00～15：20　　休　　　　重察15：20～16：40　　　　　（座長　材料物性研究部長　吉　jl1明　静）　3．税層駿と新材料　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　構造制御研究部長　小　州　恵　一　　　可能な隈り人工的に制御した条件下で，帥勺の機能をそなえた新材料を作製することは材料技術　　者の長年の夢である。稜層膜は一次元方向に関して，原子スケールで維Ij御された新素材といえる。　　たとえばMoとSbとを交互に繊層させることにより，MoあるいはSb壊体からは予想もされない高　　い超電導転移温度を引き出すことができ糺また，PbS鰯を閉込め燭PbCdSSeではさんだ鐙子丼　　戸型レーザー素子は萬漁で中赤外の波長のレーザを発振する。現在どのミクロレベルまで構造綱御　　が可能であり，どの程度まで貿自勺の機能が引出せるかについて惑研究所の成果を中心に述べる。　4．金属磁牲流体の合成とその繊気特性　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　機能材料研究都嫡2研究室褒　中　谷　　　功　　　磁性流体は磁界によリ強く分極する液体状の磁惟体である。磁界をかけたときのその振るまいは　　大変ユニークであり，その特異な性質を利用した色々な応周が考えられている。今までの磁性流体　　は酸化鉄微粒子を周いたものであったが，その性能が隈界に達したため，些研究所では，性能肉上　　を図るため，コバルトや鉄微粒子を用いた金属磁性流体の開発を行っている。本報告ではこれらの　　金属磁惟流体の含成とその磁気特性についての研究成果を紹介する。◆短　信◆○海外出張所　属　大韓民圃　漢陽大学校工科大学氏　名　宋　振泰テーマ　超電導材料に関する研究期　聞　昭和62年7月工3日から昭和62年8月12臼●海外出張　永蘭徳雄　腐食防食研究部　第2研究室長　第9圓原子炉工学構造カ学に関する国際会議および疲労き裂成授速度に閥する圃際会議出席のため昭和62年8月98から8月23臼まで西ドイツ，スイスヘ出張した。　国顕　鉄　金属加二［二倣究部　塑催加工第2研究　　　　　　　　　　　　　　室長　第2圓塑姥力肛團際金議蜘席のため昭和62年8月2畑から8月30臼まで西ドイツヘ出張した竈　　　遡巻　第345号編薬兼発行人　木村良印　棚株式会社三興印刷　　　　　　策京都新癌区僑漉町14発行所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　東京老1…目黒区［押竃撚2一「圓3番12号　　　　　　　　　爽京（03）719－2271（代表）