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加藤 公輝

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[金材技研ニュース 1986 No.5](https://mdr.nims.go.jp/datasets/7e6dbb9f-ab8f-4351-bc49-b9e18253dd33)

## Fulltext

金属技研ニュース　1986　No.5i①一．ゼEoo一一〇⊂ωE0．oo］一〇〇〇．o0＝あ○蜆oo．］o－Eo一垣oo］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軽イオン照射下クリープ試験装置完成！新材料開発の強力な推進を目指して　原子炉内では核反応に伴って高エネルギーの中性子が多量に発生し，構造材料に高速で衝突して，損傷を与える。特に核融合炉では中性子照射環境が厳しく，耐照射性にすぐれた新材料の開発が必要不可欠である。核融合炉では重水素と三重水素との核反応の結果，14MeVという非常に高いエネルギーの中性子が発生する。新しい核融合炉材料を開発する場合，同じ様な環境下で材料試験を行う必要があるが，現在のところこのような高いエネルギーの中性子を多量に発生できる装置はない。そこで，照射損傷の試験研究は専ら，シミュレーション照射による方法で行われている。そして照射環境下でのクり一プ特性の把握は，原子炉の設計に不可欠なものである。　これらの事情を考慮に入れて当研究所では，中性子照射を良くシュミレーションできる軽イオン照射下クリープ試験装置を設置した。今後この装置を用いて新材料開発のための研究を進める方針である。　本装置はビーム加速部，ビームトランスポート部，夕一ゲット試験部から構成され，水素イオン，重水素イオン，Heイオンの照射ができる。ビーム加速部はサイクロトロンであって，加速エネルギーは水素イオン：17MeVおよび4MeV，’重水素イオン：10MeV，He－3イオン：26MeV，He－4イオン：20MeVである。電流値は水素イオン，重水素イォン：50μA，Heイオン：20μAである。ビームトランスポート部にはクリープ試験片の平行部を均一に照射するためのビーム分布均一化電磁石，均一照射と同じ効果を得るためのビーム走査装置，ビームの形状を監視するためのプロファイルモニタを揃えている。夕一ゲット試験部は二種の荷重方式をとっておつ，ねじつ式は歪の狽11定感度が高く，クリープ疲労重畳効果の試験を目的としている。単軸引張式では，大きい歪までの試験が可能でクリープ破断試験ができるほか，クリープ速度の応力依存性を求めるのが容易である。このように両装置はそれぞれの特徴を持っているので，実験目的に応じて使い分けていく予定である。§’軽イオン照射下クり一プ試験装置粉末冶金チタン合金の高性能化新製造法により疲れ強さの改善に成功　写真　素粉末混合法で製造したTi－6A1－4V合金の　　　金属組織　　（・）従来法，（b）新製造法　Ti合金は，比強度（強度／密度）が高張力鋼の約2倍と高く，しかも，耐熱性に優れているため，航空・宇宙機器用材料として理想的である。しかしながら，加工性に難点があり，これが用途拡大のできない要因の一つになっている。この欠点を解決するには，最初から，完成品に近い形状を与えるような加工法を用いるのが一番である。その意味から，近年，合金粉末法，素粉末混合法などの粉末冶金によるTi合金製造が注目を集めている。　素粉末混合法は，合金粉末法と異なり成分金属粉末をそのまま原料としているので，低コストでTi製品を作ることができる。図の上段は従来行ってきた素粉末混合法のプロセスを示したもので，各種金属粉を混合・圧縮成形した後，真空焼結により合金化し，最後に，熱問静水圧プレス（HIP）を行い，合金中に残存する空孔を除去する。この方法では，真空焼結後に炉冷あるいは空冷を行うために，写真に示されているように，非常に粗い金属組織が形成される。このような金属組織では，き裂の発生が容易に起こり，そのため特に疲れ強さが，溶解法で製造したものと比較して大幅に低いという欠点をもっている。　当研究所では、金属組織を微細化することによる機械的特性の改善を目的として，従来法とは異なる新しい素粉末混合法を開発した。真空焼結までの工程は，従未法と同様であるが，新製造法では，図の下段に示すように焼結合金を高温β単相域（b㏄相）に保持した後，水中に焼人れ，最後にHIP処理する点が特徴となっている。高温単相域からの焼入れ処理によって，粗い金属組織は消去され，マルテンサイト単一相となる。この熱処理を溶解材に適用した場合，結晶粒は著しく粗大化するが，真空焼結材では，空孔が粒界移動を阻止するため結晶粒径は増大しない。その結果，焼入れによって形成されるマルテンサイト組織は，溶解材と比較して著しく微細となる。この微細なマルテンサイト組織を有する真空焼結材をHIP処理すると，組織は微細な2相組織へと変態する。このような組織制御により機械的一性質は改善され，特に疲れ強さは溶解材と同水準にまで向上した。　本製法によれば，溶解法では偏析を生じ易いCr，Mn，FeおよびCoといった元素も均質に添加することが可能である。従って，これら元素を含むTi合金に対し，優れた微細化効果を有する本製法を適用すれば，更に優れた粉末Ti含金の開発につながることが期待される。各種金属粉末の混合、圧縮成形一［≡憂1コ（合金化）（マルテンサイト組織化）熱間静水圧プレス（HIP）（綴密化〕〈コ従来法熱問静水圧プレス（HIP）　　当研究所が開発くコ　　した新製造法（級密化）素粉末混合法によるチタン合金の製造方法超微粒子の活性をおさ える大気中で安定な超微粒子の製造　普通の鉄を約0．1μm以下の超微粒子と呼ばれるような微粉宋にすると，大気中で自然発火し燃焼する。金や自金のように極めて酸化し難い金属をのぞき，一般の金属の超微粒子に共通して起こる現象である。これは趨微粒予化によリ，比表繭積（表繭積■質撮1）が敬めて大となることなどにより，活性が著しく増大し，室淋でも酸化反応が起こるためである。この性質を利月ヨしたものとして撮近，鉄の趨微粒子を利用した火種のいらない懐炉が普及している。　金属を趨微粒子化すると，このほか磁気特11卦1，低猟熱伝導一1｛＝1＝1，光の吸収性，触媒劾果な．どに，もとの金属からは予想もされない特異な1性質をホすようになるむこのように，金属の趨微粒子はその種類により多概多様な枕質を示し，工薬的な応用が期待できるが，そのためには大気呼1で取扱える稚度に表面の活性度を抑えることが必要である。　一般に金属趨微粒子の活惟をおさえ安定化する手段として，粒子表醐二保護酸化被膜を形成させる方法が採用されている。しかし，このようにして彩成された酸化被膜は一種の不純物であり，不適切な処理は金属趨微粒子としての特性を瀞しく損う恐れがある。　当研究所では，趨微粒二升の特僚を損なわない範1囲での安定化処理法についての研究を，先に開発した“水素ブラズマー金属”阪応法により作成した各種金属趨微粒子について行っている。□麹1j御総　図1に，超微粒子の安定化処理過秘を遣跡するために試作した装置を示す。雰囲気ガス組成を調節できる気密室内にマイクロコンピュータで舳卸した電子天秤をセットし，その上に趨微粒子を落下させ，酸化による重最変化を連続記録させるものである。　図2は、実験締果の一例で平均粒径100nmの鉄の趨微粒予を室淋で酸化させたときの質鐙変化をポしたものである。わずか0．O05％（駿素分圧4．9Pa）の駿素雰囲気でも急速に駿化が巡行していることがわかる。そして時闘の縦過とともに次第に酸化遼度が低下する。このような酸化挙動は銚の趨微粒予だけではなく，CrやN1の趨微粒子においても観察されており，趨微粒予特有の性質とも蓄える竈　次に，得られたFe，Cr，Niなどの趨微粒子から大気印で安・全に取扱えるものを選び，それらの保護駿化被膜層の厚さを酸化璃最と趨微粒予の表醐積から求めたところ，1～2nmの範囲であった巾これは酸化物の結晶格子としては2～4層稔度と板めて薄いものである。また，この倣は金属の種、類に無関係であった巾このように趨微粒子の安定化は極めてわずかな酸化で帥勺が達成される。硯花，安定化処理と金属趨微粒予の特性との関係を調ぺ，超微粒子としての特性を掘なわない安定化処理法の研究を進めている。　584582580フレキシブル　シャーフトクランプ　繊殻来立二r・叩イクロコンピュ・一ター 聾578＼；蟹5？6574　　　　　　　　　　　　料5？2570573．1m顯F但（超子巌華1’‘’r〕4．9P亜図1　’趨微粒予の酸化挙鋤鰯洲装・溺二0　　　　250　　　500　　　75⑪　　　1000　　　　　　　　ヨ嵜閥／分図2　鉄趨微粒予の酸繁分庄4，9Pa雰鯛気［1・　　　で’の酸化挙動スポットニュ’ス熱サイクルで金属間化合物が変形する　金属間化含物には温度によって相変態をおこし結晶構造が変るものがある。このような相変態現象をたくみに利用した材料として，Nmで代表される形状記憶含金がある。NiTiは周其月律表の㎜族と1Va族元素の組含せであり，同様な元素の組合せで得られる化含物の相変態には特異な現象が期待される。　当研究所では，これらに関する一連の調査を行っており，最近，Mを多く含むC05トエMxZr50化含物を比較的ゆっくり加熱・冷却しても稲変態により，永久変形が生じることを見い舳した。室温から約950℃に加熱し再び室温に冷却するという熱サイクルを一回与えると，約O．3％の永久伸びあるいは収縮が得られる。伸びと収縮のいずれが得られるかは，この化含物の柱状晶の方向と関係している。加熱・冷却の熱サイクルを繰返すことによりこの変彩は加算され，例えば，93固の繰返しで30％以上の永久変形が得られている。詳綱については明らかでないが，高温での簡単な結晶構造が低温で複雑な構造に変態することに伴って，試験片内部に生ずる大きなひずみが主な原因と考えられる。　　　　高磁界用（Nb，Ti）3Sn　　　　糺次に’それをNb箔て包みさらに鍋パイプ申　　　　超電導線材の新製造法　　　　に挿入して線榊こ加工した後’銚処理する。こ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　れらの処理によ士）線材内部にフィラメノト状の　当研究所では，さきに，高磁界における趨電導特性が著しく改善されたNb3Sn線材を作製する方法を開発した血（金材技研ニュース1985Nα3）。　最近，さらに加工が容易でしかも高磁界特性の優れたTi添加Nb3Sn線材の，新しい製造法を開発することができた。　本方法では，まず，Nb粉末をプレス成形し，高温真空申で焼結したものをSn－Ti含金浴中に浸潰し，Nb焼結体内部にSn－Ti合金を浸透させ（Nb，Ti）3Snが生成し，優れた特性が得られる。　この製造法の特長は，線材に加工するさいに中闇焼鈍が不要で，しかも15分以下という短時間の熱処理で（舳，Ti）3Snが生成することである。また，Ti添加によってSn浴の表面張カが低下するため，Nb焼結体内部にSn含金が十分に浸透して充損率が高まり，高磁界特性も改善される。Sn－10原子％Ti合金浴を用いて作製したテープ状線材では，ヱ6テスラの磁界申で400A／㎜2以上の臨界電流密度が得られている。　　　磁性鋼の組織制御を利用した　　う欠点があつた。　　　効率キャンド・モータの開発　　　当研究所ては’（株）前川製作所と共同て特定　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　の集合組織（結晶の並ひ方）をもつ強磁性鋼が電　キャンド・モータは圃定子と回転子の間に金属板（キャン）を挿入して相互間を隔絶した特殊なモータである。このモータを用いた気体圧縮装置は，モータの回転子と圧縮機をキャンで覆い一体化できるため，圧縮される気体の漏洩がなく保守管理が不要なうえ，モータの固定子がこの気体にさらされないという利点をもっている。しかし，これまでキャン材料として非磁性鋼などを使用していたので、キャンド・モータの効率は一般のモータに比べて極めて低いとい気磁気的一性質の上からもキャンの構成材料として，極めて有利であることを見出し，これを用いて高効率キャンド・モータを開発した。このモータの効率は85％以上と一般のモータに近く，これを利用して37kW級の大型気体圧縮装置がこのほど完成し，新技術開発事業団よ｝）開発成功と認定された。　本装置の開発は，アンモニアによる冷凍機やへりウム液化機，さらには原子力などの分野で大きな期待がよせられている。　　　　金属材料技術研究所創立30周年記念研究講演会　金属材料披術研究所は本年7月創立30周年を迎えることになつました血　これを記念して当研究所の研究活動の一端を御披露申し上げるとともに21世紀に向けての新しい材料技術開発を展望し，その闘発方針につきまして下記プログラムにより研究講演会を開催いたします。また，この研究講演金と並行してパネルによつ主な研究成果を紹介します。　関係各位の多数の御来聴を得たく御案内申し上げます。　　　　　　　　　　　　（聴講無料。些日，御来場の方のため概要集を用意しておつます）　　○賞　時　　昭和61年7月10目（木）lO：OO～16：30　　●場所　農協赤一ル・国際会議室（東京都千代田区大手町1－8－3農協ビル）　　　　　　　　○交通案内：地下鉄丸の内線大手町駅下車A咄口は農協ビルに薩結　　　　　　　　　　　　　地下鉄東西線・千代田線・都営三凹線大季囲丁駅下車徒歩約5分　　　　　　　　　　　　　国鉄東京駅（丸の内北口）よつ徒歩約10分　　　　　　　　○問合せ先1管理部企画課　TEL03－7ヱ9－2271（内線278，314）10　：00一且2　：05プ　1コ　グ　ラ　ム二ヱ0：00～10：05　あいさっ10　：05～10：25 「金材技研の研究の現状と将来展望」（司会　科学研究官所　長（座長　管理部長金中釈尾　正川　龍雄）厚）科学研究官金尾正雄10　：25～1玉　：1511　＝15～1ヱ　：2511　：25～12　：0512　：05～13：30特別講演 噺繁材の時代を迎えて」　　　住友金属鉱山株式会社代表取締役社長　藤　森　正　路　　　（元学振非鉄冶金第69委員会委員長）休　　憩　　　　（座長　極低温機器材料研究’グル］プ総含研究官　前　田　　　弘）　総合講演　「超電導材料の展望j　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　筑波支所長　太刀川　恭　治　超電導材料はエネルギー，情報，医療，輸送，資源，基礎科学等広い分野の新技術に応用が図られている。実用超電導材料として，NトTi含金，Nb3Sn及びV3Ga化含物が闘発され，現在はさらに高性能のNb3A1，Nも3Ge，PbM06S8等の化含物の線材化と，交流使用に適した線材の開発が進められている。このような，高性能趨電導材料の開発には，新製造技術の開発と材料科学的な面からの研究が重要な役割を果している。昼　　食13　：30～16L坐開発30王3　：30～工4　：10・階ホー「　　　　　　　　　　　　　　（座長　機能材料研究部長　武　内　朋　之）　核融合炉材料　　　　　　　　　　　　　　　　原子炉材料研究部長岡圓ヨ雅隼　核融含炉開発は大型トカマク時代に入つ，DT融合反応の臨界を目前にしている。実用炉への遭を拓くためには，14MeV中性子照射や高熱入力に耐える新素材，誘導放射能の低い材料などの研究が璽要と目されている。当研究所ではサイクロトロンを用いた軽イオン照射実験，各種のプラズマー壁欄互作用実験等によつ材料物性を確かめながら，新材料の研究を進めてきた。その内容を紹介すると共に，1翌内外の研究を鳥鰍しつつ当棚＝究所の研究を展望する。14　：　10～王4　：5014　：50～15　：1015：1G～15　：50　ハイブリッド材料　　　　　　　　　　　　　　　　　材料物性研究普1帳畜川明静　ハイブリッド材料とは異なる葉材を原子・分子レベルで複含化したものである。組含せを選べば元の素材と異なる特異な性質を示すものが多く，新しい材料シーズとして大きな期待が寄せられている血当猟究所では，データベースの構築と並行して，稜層薄膜化や金属趨微粒子と有機分子との複含化という2つの手段で、新しい材料機能をもつハイブリッド材料の探索を行っている。当棚＝究での研究の現状とその将来を展望する。休　　惣　　　　　　　　　　　　　　（座長　強力材料研究畜脹　河　部　義　邦j　Ni基趨耐熱含金と趨塑性Ti合金の設計　　　　　　エネルギー機擦材料研究グループ総含研究官　似　崎　道　夫　ガスタービンやジェーパエンジンに禰いられている趨耐熱含金の主流はNi基の含金であり，種々の加エブロセスに適’した合金の開発や特性評個が世界各鰯で行われている竈本講演では，当研究所が開発したNi基趨耐熱含金の設喬十手法を応用して，単繍黒含金，趨塑性加工可能な含金，粒子分散強化含金を開発している経過について述べる。　また，同様な設討手法を超塑性加工可能な高温用Ti含金の開発に適周した縞果も紹介する。15　：50～16　；30 　金属聞化合物　　　　　　　　　　　　　　　　　金属加工珊究部長　古　林　英　一　金属閲化含物は，一般の含金にはない特異な性質をもつことから，未来の高機能材料を構成する有力な物質とみられ，当研究所でも研究実績がある。こうした結果の一部を綴介しながら，規則結晶構造や異種原子の組含せという化含物の構造上の特徴が，化含物の特異物性に如何に反映しているかを概観する。また化含物の実用化のあい路である含成や加工の技術も含め，今後の璽要な研究開発の方向についても書及する右「　　材料基盤技術13　：30～14　：10j階国際会議室］　　　　　　　　　　　　　　（座長　腐食防食研究部長　佐々木　靖　男）　表圃界面制鋼による薪材料の闘発　　　　　　　　　　　　　　　　　構造制御研究部長　新　屠　和　嘉　高性能新材料を開発するためには、表面や界魎の微視的構造を高精度に制御することが必要であり，そのための研究が当研究所においても活発に行われている。本報告では，ω表面・界面の偏析・析出の熱力学とそれを禾胴した表面複合化材料の開発，（2）イオン注入による表面微視的構造制御とそれを利用した高性能材料の開発，（3）制御された薄膜構造をもった次世代光通信用半導体レーザの開発について，最近得られた成果と，その将来展望について触れる。14：10～14：5014：50～15：工O且5：且0～15：50　粉体技術と新材料開発　　　　　　　　　　　　　　　　　粉体技術研究部長　小　Q　　　醇　粉体技術の発展・には2つの流れがある。且つは切削や鋳造などの加］二分野における代替技術としての発展であり，もう1つは超硬含金や禽油轍受けのように粉体によってのみ作ることができる新材料の開発技術としての発展である。高純度粉，急冷凝固粉，趨微粉などの特殊な粉体と，機械的含金化や熱間等方圧圧縮などの技術を駆使した新材料開発は今後の璽要な課題である。本報皆ではこれに関する研究の動向を概観する。休　　懲　　　　　　　　　　　　　　　　（座長　疲れ試験部長　西　島　　　敏）　レアメタルの資源と新機能　　　　　　　　　　　　　　　　　　　製錬研究部長吉松史朗　レアメタル元葉群は，次姓代の新機能材料の発展の鍵を握るものとして璽視されている。しかしながら資源的な面では多くの問題点を有し，また機能発現グ）宝庫と考えられているにも拘らず系統的な研究も緒についたばかつといえる。レアメタルの総合的な推進を許る当研究所の研究の簡単な紹介と特に新資源の闘拓を冒指したニオブ日中プロジェクト，シーズ発獺を圏指したレアアースの新機能探索プロジェクトについて述べる。15　：50～王6　：30 　材料の寿命予測技術　　　　　　　　　　　　　　　　　材料強さ研究部長横井　信　火力発電プラント，化学プラント，橋梁等に使用される構造用金属材料の寿命一余寿命予狽1腋術の確立が，安全の確保と信頼性の向上という立場から強く望まれている。本報告では，寿命・余寿命予淑11に不可欠なクリープ，クリーブ疲れ，腐食疲れの各損傷評価法，その基礎となるクり一プ及ぴ疲れの各データシートとデータの謀価法、及びそれらのデータベース化など，当研究所における最近の研究成果及び動向について述べる。ノくネルによ る研究紹介（12105－17：30〕　記念研究識演全と並行してパネルにより主な研究成果を研究者がイ醐■」に紹介します。　内容は各講滅を補足するほかに下記の研究成果も紹介します。　　①無璽力を利燭した材料の創製②複含材料、強力材料などの1粥発③溶接，接含，凝蹄1」御を繊合せた成黎などの　　伽工技術④腐食・防食を含めた材料の僚頗性　また突物展示およびビデオ紹介も行います。【注目発明の選定】　当研究所から下記発E掲が，科学技術庁鵜4胴（昭和60年）の注昌発明に選定された。モリブデン置大粒または単緒晶及びその製造淡高輿空容緒剛＝オ料化含物趨麓導複含線材の製造法◆短　信◆●受　斑　圓本鉄鋼協会西則記念鍍　クり一プ試験部　田中千秋は「耐熱鋼の特殊なクリープ特徽に閥する研究」により昭和6且年4月2日、賀を受けた。　貝本鉄鍋協会俵論文焚　疲れ試験部　凶口弘二，鈴木直之，弗島　漕，金潔健二は，「クリープ破断延徽憧を用いたクリープ疲れ寿倫予損1j法」により，昭和6ヱ年4月2日、賞を受けた。　日本金属学会功綴焚　粉体技術研究部　字朗雅広は「灰応一1埜熱プラズマによる金属及びセラミックスの趨微粒予化」により、昭和61年4月2日，貨を受けた竈　科学技術庁餐官表彰（研究功綴老）　粉体技術研究部　字囲雅広はギ趨微粒乎の製造に閥する研究」により，昭和61隼4月1垂日，賀を受けた。　科学技術庁表彰（業綴表彰）　下記の著は以下の薬繍に対し，昭和61隼4月14冒，薬繍表彰を受けた。　極低椴機猪材料研究グルーブ　滋目ヨ　弘　高性能磁性材料の研究開発に従蕃し，商密度磁気記録に適した金属薄灘，並ぴに極低温環境を効率良く作る磁気冷凍材料の閉発に成功し，電子工薬の発腿に貫鰍した。　腐食防食研究郁　永園徳雄　高度な安金性が要求される軽水炉の庄力容猪などの構造材料について腐食疲労の研究に従嬰し，新しい光学的郡価技術を闘発するとともに材料の健全性等に資するデータベー一スを確立し，原予力の安金惟胸上に賀鰍した。　クリープ書式験都　江頭　満　従来の商精度密度損11定装滋を大きく改良し、二簸繊造の値漁糟，タングステン製の超細線の吊り糠，郷撤ケース稽1働装滋等の採用などの工炎により，極めて1寓糟度なものを開発し，商漁用機糠・一1二で極めて大きな賀献をした竈●海外出張　寺扇美撃　董転　　塑製壼爽棚F究音晴釜炎製釜束第3石将多ヒ室…授　第5回團際鉄鋼会議昌1脇のため昭和61年4月5日から昭和61年4月13習までアメり力へ舳長した。　岡蘭雅年　筑波支所隊子炉材料研究都授　第2回核融含炉材料に闘する1萎1際会議とil1席及び核融合炉材料の機械的條質に関するワークショップ舳瓶のため昭和61年4削2日から昭和6工年4灼2閉までアメリカヘ舳疑した。　古屋一夫　筑波支所原子炉材料研究部主佼研究富　第2回核融含炉材料に関する国際会議出席のため1昭和6I年4削畑から昭和6I年4月1蝸までアメリカヘ出張した。　太刀川恭治　筑波支所授　　　　・敬低澱材料に閥するサミット科学技術脇力蝉門部金及ぴ第11膿藪1際低漉二1二学会吐鵬のため圓醤和61年4月20日から1賜和6王年5月2日まで聰ドイツヘ出張した。⑧人塾翼動　葦囑弔］6工牟三3月3玉日　退職　小愈義弘（管理部長）　昭和61年4月1臼　採用管理郁長釈　厚　　　　　　　　　（動力炉・核燃料開発楽薬1釧　　　　　　遜巻　第329号繍集兼発好人　　力111藤公輝印　　脳株式会社三興印刷発行妖科学技術庁金属材料技術研究所　　　　ヤ153束京榊暮身枢叫1朋芝2丁濱3籍至2号　　　　　　　電認東京（03〕7工9－227〕代表）