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[NRIMNews1981-03.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/7a5d026c-f3e5-4667-8b3c-aed22df0170b/download)

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吉沢 慎介

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[金材技研ニュース 1981 No.3](https://mdr.nims.go.jp/datasets/248dedf6-8f33-46cd-a2ff-542795e9a64e)

## Fulltext

金属技研ニュース　1981　No.3i〇一、ゼEoo一一〇［蜆⊂o－oo⊃’ooo－○匝あ○蜆oo一］o－Eo－ooo］10〕’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈餉Eo．但≧里三…ω…Z－o○餉］○工←‘」　　　　丘1●　　●　　　●謝・麟・□　高効率ガスターピン用超耐熱合金の開発一省エネルギーを目指したムーンライト計画用　当研究所は，昭和53年から59年までの予定で高効卒ガスタービン用の超耐熱合金開発のプロジェクト研究を実施している。これは，国のムーンライト計画の一環として行われているもので，鉄鋼材料・金属化学・溶接・衡食防食・材料強さの5研究部が参加している。　ガスタービンの効卒は，ガスの温度を上げるほど向上するので，タービンの回転翼には高温で大きな力を受けても破壊しにくい材料が必要である。さらに，重油や石炭ガスなどの不純物（特に硫黄）の多い燃料を用いる場合には，合金が高温で腐食されにくいということも重要な条件である。　図は，ニッケル基鋳造合金について，合金を構成している結晶の成分を電算機を応用して解析，調整する手法を用いて開発研究した結果の現状を示している。図中，当初設定目標と記されている領域は，高温の腐食に耐える特性を重視した時の合金の目標で，第2次仮目標と記した領域は，クリーンな燃料（LNG）を用いるガスタービン用合金の目標である。図からわかるように，高温耐食性と高温で力を受けた時の破壊までの寿命を同時に向上させることはかなり困難であるが，当所で開発した合金は両特性の向上の観点から，既存の商用合金より優秀である。　合金には，タービンの起動と停止のくつ返しによる熱歪で割れが発生しにくいという特性も要求される。この特性は流動床式熱疲れ試験という特殊な試験で評価しているが，アルミニウムの拡散被覆処理を当所開発合金に施すと，この特性が大幅に向上する。　本プロジェクト研究では，ニッケル基の合金の他に，コバルト十タンタル炭化物系の一方向凝固共晶合金，コバルト十炭化物の分散強化合金についても開発を行っている。前者は，やや未来型の回転翼用合金，後者は特に高温耐食性が重要な静止翼用合金を目的としている。　さらに，合金を構成する微細な結晶の量と成分を分析する状態分析は，合金設計に不可欠であるが，この困難な仕事にも着々と成果を上げている。　合金の高温における酸化と腐食を防止するための拡散浸透処理についても，拡散させる元素の組合わせと処理条件について種々の実験を行っている。　また，セラミックの薄い層を合金部品の表面に溶射して熱が部品内に入る速度を抑制する技術が注目されているが，これに関しても各種のボンド層とセラミック層の組含わせについて実験を行い，有望な条件を明らかにしつつある。Ψ介　＿奄一目m蕪韮s燕レ童拙雷蝉s拮㎝遷トーG㌔司溢章者仙o函一さ暑｛」昌加o萸掩　　　　るつは試験ての腐食』ユ｛而而20H　　　　〔ナ←高泄の腐食に耐える何i向〕図：ニッケル基超耐熱含金の開発の現状1三元化合物半導体の特性制御　半導体レーザー，発光ダイオード，光検出器などの材料として広く利用されているPbSやCdSなど種々の化含物半導体の特性が，微小な組成比のずれ，すなわち非化学量論組成によって変化することは良く知られており，不純物添加によらず同一物質においてp－n接含を作ることにも禾■」用されている。こ1の非化学量論組成は種々の成分蒸気圧下で焼鈍すること，いわゆる雰顕気焼鈍によって制御することができる。　一般に二元化合物半導体の場含，このような雰囲気焼鈍は，閉じた容器の一端に化合物結晶を他端に一つの成分元素を入れ，適切な漁度分布を有する炉中で焼鈍することによって可能である。しかし三元化合物半導体の場含，2つの成分に関して雰囲気を制御する必要があることおよび成分として含まれる昇華性の二元化含物が優先的に昇華しやすいことから，雰囲気焼鈍は簡単ではない。　金属物理研究部では，強磁性半導体として興味がもたれているスピネル型三元化含物CdCr2Se4において，2段階雰囲気焼鈍法が非化学最論組成の制御に有効であることを見い出した。　2段階雰囲気焼鈍法の概略を図1に示した。第1段階として，図1の上部に示してあるような一端にCdCr2Se4とCdSeまたはCr2Se3との混含物を，他端にSeを酉雌して闘じた容器を，図1の下部に示す溢度分布を有する炉中で所望のTs　　　　　CdCr2Se一十　　　　　CdSeまたはCr2Se3　　　　　　　　　1　　　　　　　　　　Se　繁1段階　　　　　　1舳り第2段階⊂嚢璽⊃蓑1およびTS日の条件のもとで短時間焼鈍し，容器全体を均一に水焼入れした後容器を破線で示した部分で速やかに封じると共に切り離す。っいで第2段階として，CdCr2Se4結晶とCdSeまたはCr2Se3との混含物を封じこんでいる容器部分を図1申段に示した位置に再びおき，第1段階焼鈍と同じTsのもとで長時間焼鈍し，水焼入れする。　第1段階焼鈍は，容籍内のSe蒸気圧を所望の値とするためであり，その値はTS。によ｝）決まる。容器全体の均一な水焼入れは第2段階焼鈍において所期のSe蒸気圧を再現するのに必要である。試料容雑部を封じ切って第2段階焼鈍を行うことは，昇華しやすいCdSeが容器の低温部に移ってCdCr2Se4結晶が分解するのを防ぐためである。　Tsを8n℃としTs。を種々変化させて2段階雰囲気焼鈍したCdCr2Se4多結晶の室温での比祇抗とホール係数を図2に示す。横軸はTs・から計算したSe2薬気圧で示してある。雰囲気焼鈍条件に応じてこれらの特性が系統的に変化しており，2段階雰囲気焼鈍法が三元化含物の半導体的特性を制御し改善するために有効であることがわかる。　本焼鈍法はさらに，CdCr2Se4結晶とCdSeまたはCr2Se3を分離して配置しその温度を種々に制御することにより，非化学鐙論組成範囲内の任意の状態を実現することができる。　　　　　　　　　　　　　　　　105＿104TsTs。匡ヱ030G〕玉02塙黒串10　、△　　　　　　　　　　　　　　　　　　　自　＼　　　　　104。　　　　　　　　　　　　ダ、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　目、O　　　　　　　　　　　　O　　＼　　　　　　　且03）　　　　　　　　　　　　無　　　　　　　　　　　　撃　　　　　　　　　　102ミ、△　　　　o　　　　l＼＼＼1・モ　　　＼。＼、　　　　　＼。＼　　　　炉内の位糧図1　2脳皆谷1珊気為脳汰σ）概1略　　　1　　　　10■310■210…1　1　10　　　　　　Se2蒸気圧（at㎜）図2　制j■ll．での比孤抗とホール係数の炊鈍条終による変化　　（1）：CdSe」■ニマil，△：Cr．Se茗火イ∫1一2一マルテンサイト相による鋼の被削性改善　近年，切削加工機の自動化および無人化運転が急速に推し進められている。無人化運転中の切削部品の切換は機械榔■讐1の多様化によって激しく，このため切削条件も大きく変化し，生成する切りくず状況も種々である。処理性の悪い切りくずは禽動工具交換機能，あるいは部品素材と仕上り部品の自動搬送機能の正常な運転を妨げる場含が多い。　鉄鋼材料研究部では，切りくず処理性のすぐれた鋼の開発を行ってきたが，マルテンサイト相を混在した鋼の切りくず処理性がすぐれていることを見出した。　図1はマルテンサイト梱を混在した鋼の硬さと，切リくず形状の関連を示したものである。従来の知見では，鋼の硬さが増すことや高速切削域ほど切りくずせん断角が増して薄い切りくずが連統して生成しやすく，これらは被削材や工具に巻き付き，しばしば作業を中断させた。しかし，図玉においては，マルテンサイト棚を多く混在した硬い鋼は高速切削域で切削する時でも，処理性のすぐれた切りくずが生成している。この傾向は切削速度やチップブレー力1臓，あるいは工具送り量などを幅広く変化させた切削条件でも認められ，切削加工機の無人化運転にも遜した鋼といえる。　図2は異なる組織をもつ鋼を切削する時に工具に加わる切削抵抗分力を示したものである。フェライトーマルテンサイト組織の鋼が切削抵抗分力を減少させていることが分る。このことは，例えば，フェライトーパーライト組織の鋼に比較して、切肖1j量を増すことができる、［匁で切削能率の向上と結ぴつく。　工具の摩耗におよぼす効果については、硬さHV150程度の球状化処理材に比較して，マルテンサイト梱を混在した硬さHv240～280租度の鋼を趨硬工具を用いて切削した場合，工具逃げ櫛の伽摩耗量の一1匁ではほとんど差が認められなかった。　このように被削性に有効なマルテンサイト梢の生成は，鋼の熱問における圧延あるいは型鍛造後の冷却速度を舳卸するだけでも得ることができ，従来行われてきた切削加工部品素材を，切削に適したミクロ組織とするための前熱処理を省略あるいは簡略化できる。　高速度鋼工具や超硬工具を用いた切肖1」では，混在したマルテンサイト相を焼もどしによって軟化させることで，工具摩耗の点から有利となる。図1および図2，あるいは工具摩耗試験に用いた被削材は，約300℃で焼もどし処理を行ったものである。しかし，ボロンナイトライドなどの耐摩耗性のすぐれた工具を燭いる場含は焼もどし処理を必要としない。　一方，マルテンサイト相を溢在した鋼においては適常の焼入・焼もどし処理した鋼と同様な硬さを得ることができることから，部品によっては切削仕上後の後熱処理を都喀でき、これに伴う寸法変化を考慮しなくてもよい場合もあり得る。帖　叩鼠ヨヨ糞べ中柚ヨo軍25／亨閉胤批一顯　v　　l≡肺ノ皿1n　f　O．畑㎜’r帥　o　l．豆㎜　H　2．玉㎜oscM｛茗o．■s0M軸ヨ1珊　　　　　　　　！o0　　　　　　　　2ヨo　　　　　　　　珊o　　　　　　　　ヨヨo　　　　　　　破肖1」ヰオの破さ｛Hv〕図1　マルテンサイトヰ目を桃旅した垂蝿の概さと・切りくず形状囲余忘叩婁夢求枇バーライ1・　ワユライ干7ルテ｝甘イ止　■エライトー ・一ライ十7エライ｝一ぺ付ハl　　　l　　l　一三〇　　副　　100　1兜　　三〇　　冊　　1001ヨo　　珊　　　帥　　100　1ヨo　　珊　　　m　　l㎝　1ヨo　　　　切…刊速度1m／mi・〕　ToollP舳■o。；。岳。1…、1…、o．！1　　　　　　　　　　　田■．岳冊flo、榊r冊図2　拠なる縦織をもつSCM420垂鰯の・鮒jl」祇抗分力　　　（Fc1三言三分カ，Fs：送り分力、　Ft：背分力〕一3一【出願公開発明の紹介】異質接合物の製造法　　　特公1糊54－5｝380　　　　　　　　　　　　　　　　　　雌妻利］54羊F4月23日　本発明は，輿空封欝の一’端にCdIn2S’粉末及ぴI2化学輪・送剤粉末を，他端にHgCr2Se』単絡器1を封入し、互2＝髪妻＝を1O■’’2－5mg／llm’とし，HgCr2Se車を300～600℃，Cd互n2Sヰを前記漱度よリ1OO～700℃商く保持することを特徴とするHgCr2Seぺ一CdIn2S司一鍵一質接含物の製造法であり，本法により’製造される異質接含物は，」光起電力索・二夕・あるいは半鱒体レーザ素予などの織成要糞として使用される。水中溶接法　　　　　　特公1網11召54－84844　　　　　　　　　　　　　　　　　　H召零1］54年一7月6日　本発，理ヨは，水中溶接において溶接普1…自身に遡電し，掘航発熱させて力11熱を行い，さらに加熱部分を耐熱絶縁性の工1互板などで滋い周鋼の水から保滋することを特徴とする水刺容接淡て’’ある口’本発≡州こよれば，水中で比較自勺舳時1舳こ溶接部をカ臼熱することができ、また通電電流の大きさを任意に制御することにより容易に所望σ）熱履騰を所定の側所に与えて金属級織の改欝を行うことカ｛で’きる。ぱり除去装置　　　　　　特公開昭54一一84849　　　　　　　　　　　　　　　　　　日召矛口54牟F7月6日　’本発閉は，ばりとその闘1遡に藺己t旺一1した電極との1釧こ発坐したアークを磁気作用でばりにそって駆動させて，ばりを溶繊除去するばリ除去鐘籔である。本・装適董によオしば，ばり除・去作薬の自動化が可能で’あつ，イ乍業中の騒二湊：，塵竣の発失も少なく，しかも’製■芋11の外観を搬うことなしに＝，ばリの溶融除去カ｛巡速に1行える。リチウム抽出剤の製造方法特公1榊召54－1O閉2　　　　　　　　　　　　　　　　　　H召不…］54年8月23日　本発1理＝1は，海水などの申に寸三要成分として溶解しているアルカリ金属塩化物もしくはアルカリ土類金属塩化物と金属アルミニウムとの反応によりりチウム榊＝B剤を坐成させるフテ法である。本発閉によれば，生成したばかりの沃惟の非常に大きい状態の拙咄斉■」が廠接利j1肩て’’きるのて’’，りチウム含有鍬の低い海水からも効果自勺にリチウムを採取することが■1可能である。炭化チタンの微粉末の　　特公閥H蝸4－I07500製造法　　　　　　　　　■1醐154年8月23日　本発≡リ1は，禽機チタン酸エステルを微粒子の炭’難と漉含して炭素微粒子の表面に薄く被覆し，これを有機チタン駿エステルの有機成分がなくなるまで不活性雰囲気呼Iで徐々に加熱し，さらに奥空中または不活性ガス［1］で1OO～1400℃に加熱することを特徴とする炭化チタン微粉宋の製造法て’あり．本法によって’製遺される炭化チタン粉來は従来のものより粒度が綱く研磨剤またはサーメット系研磨工．具の仕上可能精度を箸しく1自：．」二させることができる口溶鋼用脱酸合金　　　　　特公闘昭54－163工2　　　　　　　　　　　　　　　　　　昭希口54隼9月10日　■本発朗は，脱酸能力の大きいアルミニウムと1王1族元’索（スカンジウム，イットりウム，ランタナイド）を含金とした溶鋼の脱酸斉1」に闘するものて・・，脱酸遼度が’大きくしかも介孝I1物として鋼申に残留する脱酸生成物はデンドライ1一状でないので，鋼材の欠陥発生を防止することができる。溶鋼用脱酸合金　　　　　特公開昭54一ユ16316　　　　　　　　　　　　　　　　　　囲召禾口54勾…二9月10日　本発明は，Ti－Mn，Ti－SiおよびTi－Mn－Si含金を目的に応じて組成を変えた溶鋼の脱酸剤に関するもので，鋼中の酸繁濃度の調節，残留介夜物の形状、組成を容易に桁，j御でき，さらには鋼の被削性1自］上を図ることもて’きる。Ni基耐熱合金　　　　　　特公鯛日鰍一116323　　　　　　　　　　　　　　　　　　昭和5垂年9別O日　’本発明は，Mをべ一スにしてCr，Co，W，Ti、丁丑，A1，B，Zr，Cを添加し、含金組織のメ椙とγ欄を強化したものて’，　メ梱はM3A1に他の元素が固溶し，　γ相はN1を全．とした固溶体となっていることを特徴としている。本含金は鑑れた高漁クリープ強さ（工000℃）を有し，しかもモ流化物腐食強さに優れておつNi愁合金として最高の水雌を有している。このため900一呈000℃で’使照されるガスタービン材として期待される亡Ni基耐熱合金　　　　　特公榊召54・一n6324　　　　　　　　　　　　　　　　　　昭和54年9月10蘭　傘発；羽は，．．1二記発粥とほぽ圃じ綱成のものであるが丁田を含まない。効果，用途もほぽ1舌］じ水準にある。Ni基耐熱合金　　　　　特公開1蝸4－116325　　　　　　　　　　　　　　　　　　日召希口54勾三9月10日　本発■1月は、．．1二記発明とほぽ1笥じ組成のもので’あるが，W，Ti競を商め，Cr，川量を低くした合金で，効果，胴途もほぽ1司じ水準にある。禽短　信妙⑧所内公開　和1・｛≡デ＝†支弔1｛jj坦1｛≡j（Iヨ謁脊［156羊ド4」一ヨ13凹～4Jヨ19日〕看…r一毫主として、次のとお1）当研究所を一般に公閉し，研究1薬」務及ひ’設備の紹介を行います。　本阿〒（目隷≒）　　H醤矛π．三56年4｝＝，16［ヨ（木）13H寺一171I考　筑亨皮支戸斤　H召平口56勾三4月17日（金ヨ10偵等～王6問寺⑧海外出張　鈴木正敏　腐食防食研究畜1帳　金属材料の腐食と防食に閥する共1訓汗究の調倫のため昭孝口56年2」≡］三3日から■1召季口56年2」弓28日までインド■ll…1へ舳長した。　　　　　　　　通巻　第267号編集兼発行人　吉沢介邸　刷株式会社三興印刷　　　　　　　　東京撚新宿区．信濃町12　　　　　　　電話東京（03）359－38i1（代表）発行所科学技術庁金属材料技術研究所東京都目一黒区牢目黒2’τ目3番12号篭話　東京（03〕719－2271（代表）郵便番号　I53一4一