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[NRIMNews1976-07.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/7920d738-0d3d-4758-9da2-605b23b78295/download)

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保坂 彬夫

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[金材技研ニュース 1976 No.7](https://mdr.nims.go.jp/datasets/42a1a2a4-59a1-405b-b417-92873580e1c1)

## Fulltext

金材技研ニュース　1976　No.7七〇一．ゼEoo一一〇旦ω⊂oo○コーooo－o0＝あoωoo一］o－Eo－ooO］一〇〇’0E0f000眈o〇一一〇〇一〇一眈○眈ωEo．由≧里三…ω＝…Z－ooωコ0f←㎜．7金属材料技術研究所高温加圧流動還元実験パイ回ツト・プラントの操業　近時，環境問題が少なく，原料炭を用いない製鉄法として直接還元法が注目されており，特に核熱エネルギーを利用する直接還元法の一つとしてのシャフト炉法は既に国の大型プロジェクト研究として開発が進められている。　製錬研究部においては還元剤として一酸化炭素，水素などの還元ガスを用いる還元法の中でシャフト炉法と同じく重要な流動還元炉法の開発を目的として高温加圧流動還元実験パイロット・プラントの操業を行っている。操業の巨標は成品還元率95％以上，ガス利用率30％，生産性50t／㎡・日以上とした。これはシャフト炉法と比べ得る操業効率として設定した。この操業効卒を得るためにパイロット・プラントは次のような特徴をもっている。（1）還元過程における還元鉱の焼結防止のため粗粒鉱（16～115メッシ）を使用する。（2）生．産性を大にする…ために還元温度…し加圧水素還元む一11を行う。（。）水素事の900℃以上の写真流動還元実験パィロット・プラント加熱は酸素吹込による直接加熱で行う。（4）成品還元率の向上のため向流，十字流併用の多段法を採用している。写真は装置の還元部を示す。中央部に3段の反応炉が見える。表は操業結果の一部で段数は上段と下段の向流2段と下段には分離板を用いた十字流2段の3段還元の場合である。下段の分離板による各段の温度差からその効果が明らかである。実験Iにおいてはガス利用率は23％と目標値より低いが成品還元率95．7％，生産性55．1t／mヨ・日と目標値に達し，焼結のない操業を行うことができた。実験IIはさらに給鉱速度を大にした場合の結果でガス循環量がほぼ同量のため還元温度の低下に伴い成品還元率も低下したがガス利用率，生産性はかなりの向上を示した。今後さらに目標値の達成と安定操業条件の検討のため実験を進める計画である。　　　　表パイロット・プラント操業結果kg／hr担t　mm3／hr％m〉hr℃℃℃℃　％　％tノ日t／m1日t／m’日　I153　834197．2　9．5118056586089395，723．0　2，7　12，055．1II209　833397，2　10．2120054078083680，026，5　3，9　17，379．6一1一回折光の干渉を用いたモアレ法による疲れき裂先端のひずみ分布測定　構造物の疲れ破壊に先立って疲れき裂が伝播する過程が存在する。f云播する疲れき裂の一先端には，数10μmから数100μmまでの塑性変形域が存在し，き裂が塑性域を通過するまでに，先端の微妙な部分は強度の塑性ひずみを繰返し受けて破断することによって，き裂が伝播すると考えられる。そこで，疲れき裂先端のひずみ分布を知ることは，その伝播挙動を理解する上できわめて重要なことである。　疲れき裂先端のひずみ測定は、技術的に非常な困難を伴なうため，この種の測定が行われた例はあまり多くない。疲れ試験部では，レーザ光の回折と干渉を利用したモアレひずみ測定装置を試作し，高い線密度のモアレ縞写真を撮影した。　普通のモアレ縞ひずみ測定は，言式験片に格子を描き，変形後の格子と変形前の格子（参照格子）を重ね合せて得られるモアレ縞の問隔を測ることによって行われる。この場合，ひずみε，格子間隔a，モアレ縞間隔dの問には，d≒a／εなる関係がある。一般に用いられる格子問隔は25μmであるから1％のひずみに対してd＝2．5㎜で，き裂先端のひずみ分布を求めるには感度が不足している。　試作したモアレ縞観察系では，1μm問隔の高蜜度の格子線を試験片に転写し，レーザ光を二つに分けて格子で回折させ，レンズの焦点面上に結んだ1次およぴ一1次の回折光のみを通・過させる。これらの二つの焦点は，近接した可干渉な光源として写真乾板上に干渉縞を作る。この干渉縞は，いわゆるMoir6fringe　mu1tiplication法によるモアレ縞に相当する。応力零の状態で適当な問隔doのこのようなモアレ縞を作っておけば，応力を加えた時の縞問隔dεを測定することによって試料面のひずみ量が算出される。この場合，モアレ縞問隔の変化を△d（＝do－dε），回折光の次数をn次および一n次，レンズによる拡大率をmとすれば，　　ε≒（m／2n）（△d／do・dε）・aの関係があり，上記の場合は皿＝1に対応している。　実際に得られたモアレ縞の一例を写真に示す。これは，並通のモアレ法に於て，試験片に約O．5μm問隔の格子を描いたのと等価である。　同写真を解析し，言式料面上でのゲージ長さ約ユOμmの平均ひずみを計算した結果を図に示す。測定精度は，き裂から離れたところで500μstrain。き裂先端に近づくと精度は次第に低下し，き裂先端で2000μstrain程度である。この図から，疲れき裂先端には非常に大きなひずみが生じており、き裂先端から離れるにしたがって急激にひずみが小さくなることが分る。また，き裂が伝播した後の破面近傍に，引張の塑性ひずみが残留しているのが見られる。これは，疲れき裂先端部が引張荷重状態でも開口しない場含があることを示し，最近注目を集めているき裂開閉挙動の原因を実験的に明らかにしている。き裂→位置　　　O・1㎜　　　／荷重軸方向　写臭　疲れき裂先端部のモアレ縞写真き裂長さ1ユ8，84㎜応力拡大係数の振幅：50．8㎏／㎜3”応力比1－1，最大引張荷重（13．2t㎝〕普通のモアレ法に換算した格子間隔1約O．5μm4Xl〇一　雪3X1O』　3　　　　　　　　　．P＝十Pa（最大荷重1時〕　　2X1〇一　　　　　　　〇P＝一Pa（最小荷重時〕　　1XlO』　』’’■’■O’　　　O．105’’■』　　O，210　　　0，315　　　　き　　　　き裂先端からの距離　（㎜〕　　　　裂　　　　先　　　　端図　荷重方向のひずみεのき裂先端からの距離に対する変化一2一イ才ンめっきを利用した拡散溶接法　最近、航空機工薬などで精密組立て溶接法として，1董湘溶接法の一種である拡倣溶接法が注目されている。この溶接法は極力変形を少なくして精密で健全な溶接部を得ようとする一1紅にねらいがあるため，従来法にくらべてはるかに厳格な技術管理が必要とされる。第一一に閲題となる表繭清浄に関しては，低圧のアルゴン雰閉気申でのグロー放電による表繭溝浄技術を開発し，本誌（1974，Nα9）で報沓した。　次に，接含而の密満法として軟質または低融一々金属を接含蘭1糊に櫛入後溶接するツデ法がとられ，その挿人法として哀〔空蒸蒲，イヒ学めっき，箔の利用などが従来言式みられている。しかしこれらの方法は，いずれも金属挿入作薬と溶接作業一が連統工穫として同時に行われないため，どうしても接含而の汚染は雌けられない欠点がポ），その改善策が望まれている。　そこで溶接研究部では，金属挿入法として，グロー’放’電中での蒸蒲（イオンめっき法）を拡敵溶接に遭用することを目下研究している。　イオンめっき法は、雰闘気ガスおよぴめっき金属のイ才ン衝撃を行いながらめっきするので，そのめっき1漢は溝浄であり，めっき膜とめっき茱板との縞含性に優れている。さらに，形状に関係なく全而にわたって一様にめっきできることから，従来胴難とされていた複雑な形状の接含繭への金属挿入法としても遭している。　図1は実験装置の概1■路図である。溶接室は101』TOrr以下に排気後，アルゴンガスで濫換した。そして10分閥グロー’放電による表蘭清浄化処理後，放電を持続しながら銀をイオンめっきし，その後直径4㎜mの突起のある圧接治具ではさみ重ね溶接をした。　図2は，放電電力を・一一定にして，1㎜厚アルミニウム，鋼およぴ鉄板を用いて，放電電圧およぴ雰囲気圧の溶寺妾性への影響を調べた結衆である。一定電力下で’放電電圧を上げるために，アルゴン雰囲気圧1三を下げて，電流を減少させた。放電電圧の上昇に伴う溶接性の向上には，イオン衝撃による清浄作用の促進以外に雰脳気圧低下によるめっき膜のち密化およぴガス中不純物による再汚染の防止が寄与している。　イオンめっき法を用いた溶接部は、他の金属挿入法中最も優れている化学めっき法を用いた溶接部に比べて，約2倍の強さを示した。また、グロー放電表面処理のみによる直接接含の場含より、イオンめっきにより銀を挿入後接含した方が接含性に優れており，その際の最遭銀厚さは5～10μmであった。　このようにイオンめっき法を拡散溶接に適用することにより，従来法に比べて優れた溶接性が得られることが明らかになった。排素ルガス溶　　推　　牢　　　　鍛　　　　／　；式　　　　　1験めっき鮒．享　片推発　毒／工宣三嫉災加〕」1』自：宛1原　　　　　　　放鬼堪力：1ow　　　　　　　めrき1時111j：一1皿i■1　　　　　　　　　　＝500k凹　｛Cu，Fo〕　　　　　　　　　　苫o0k苫｛州）　　1　　200　　　　　　いトo■　　　　　　　　　　　　　　　　王2　　600　　　　　　　　　　　　　　　　　？ヒ　、　　〆’03500ρ嘗　　・　　　　　ぺ1j伽剖菱10’’川一△　　　　　。璽。。一　賞　　　　　　　　　　’■㈹■＾1　峰〕葦ノ．六1r・…録　ζ　幸　　　　　　＼く・’　2濠　　　　　　　　　　　　　＼　10’皇　　O　　　　　　　　　　　　　　　O　　　O　　　　　　　lOO0　　　　　　　　2000　　　　　　　　放　　犯　　一■じ　五丘≡　（V）図2　銚をイ方ンめっきしたアルミニウム，鍋，鉄板の　　　　　　　　　1剛m図1　実験装糧の概冊各1渕一3一受託研究の成果　当所は，科学技術庁設置法（昭和31年法偉第49号）第王8条第1項第2号ならぴに科学技術庁受託研究規定（昭和36年訓令第36号）に基づき，36年度から民間企業等からの受託研究を開始し，50年度までに12研牛を数えるに至った。　最近2年聞における実績は表のとおりであり，研究を内容的にみると，材料部門7件，強さ部門8件，冶金技術部門6件，加工技術部門6件の計27件となっており，受託研究を開始した36年度から48年度までのu年間に実施した99件に比べ大幅に件数が増加している。一方予算面においても，45年度は1，020千円であったが，46年度は2，218千円，47，48，49年度はおのおの2，2♀2千円，50年度は4，367千円であった。　なお，近年受託研究の成果として工業化，実用化に結実するものがでてきた。表　最近2年間における受託研究の実績年度 研　　　　　究　　　　題　　　　　　目 担当砺究都 年度予輿額（千円）49 豆．高濫用サーモモジュールに関する研究 電気磁気井オ料概究部2292，2．焼緒菩眠用アルミユウム粉末の憧状に関する研究 製造冶金研究部3、チタン材料に関する研究 非鉄金属材’料研究．部4．Ni基合金の脱酸及ぴ凝固に関する硲究 製　鎌　研　究　音琴5．アルミユウム含金管溶接部における疲れ破壊の様縄 疲　れ　試　験　都6．微粒酸化鉄の焼繕傍及び遺元性に関する研究 製　錬　研　究　部7．溶接含成ビーム髄げ疲れ特性に関する研究 疲　れ　試　験　都8．湿式処理液［1・の不純物の分離固収に関する研究 」製　錬　研　究　音琴9．高温用熱電材料に関する研究 電気磁．気材料研究部三〇、新型転換炉圧力管等の腐食試験に関する研究 腐食防食研究部1玉、沸騰水製原子炉復水給水系酉已管材料の防食に関する研究 〃12．高速炉燃料被覆管のクリープ姜式験 クリープ看式験菩琴50 1．蔦遼炉燃料被覆管のクリープ試、験 〃 4，3672．9％Ni鋼ビーム構造スティフナr貫通音竃の機れ牛寺11隻に関する研究 疲　れ　試　験　菩晴3．湿式処理液中の不純物の分離回収に関する研究 製　錬　研　究　都4．商温胤熱電材料に関する研究 電気磁気材料研究音肇5．ATR原型炉構造材料の腐食と安金性の闘連に関する研究 腐食防食搬究部6．沸騰水型原子炉復水給水系酉己管材料の防食に関する研究 〃7．チタン材料に鯛する研究 非鉄金属材料研究部8、マルエージング鋼蒔…看強度葉材の研究 強力材料研究郡9．造船用材料の疲れき裂損傷の累積効榮に関する研究 疲　れ　試　験　都至O．OGL－1照SUS316鋼の高温低サイクル疲れ強さに関する砺究 〃11一太径鉄筋TS継手の低サイクル疲れ蓑式験 〃12．微粒酸化鉄の動的焼成に闘する研究 製　錬　研　究　部王3．敬低濫照磁界洩1』定ホール素子の強磁界苧寺性の概究 電気磁気材料研究郁14．Pe－A…一Si合金のグり一ンシート作成法に関する研究 奮属加工研究都呈5．流動遼元法による磁選機の適用に関する研究 製　錬　研　究　部妙短　信傘　⑧受　焚　　臼本金属学会谷川・ハリス斑　　　依国　連平　鉄鋼材料研究部長　　　　「超耐熱合金およぴ高融点金属材料の性能向上に　　　関する研究」によ1〕昭和51年4月4ヨ表彰をうけ　　　た。　　禽臆〕〔夫功労者表影　　　　昭和51年4月15日科学技術序長官より，下記3　名は職域におけるすぐれた壇1」意二［二夫と，琴斗学披術の改善　・；古1上に蒜与した功績に対し，上言己の表彰を受けた。　材料強さ研究部　　古屋　室明　工薬化研究部　　　佐久間信夫　　　　・　　　　　　福沢　安光⑧人藪嚢動（固召和51年7月王日付）　昇任　管理部・筑波管理課長　樋1コ　晃敏　　　　　　　　　　　　　（管理部・企蘇築・疑補佐）　　　　　　　通巻　第21玉号編集兼発行人　　　保坂材多夫印　　　刷　株式会社ユニオンプりント　　　　　　　東京都犬因区中央8－30－2　　　　　　　電話　東京（03）753－6969（代表）発行所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　　　東京都目累区中目黒2丁目3番12号　　　　　　　　電話　東京（03）7玉9－227I（代表）　　　　　　　　璽揮　　f葵：　　番　　　号　　王53一4一