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[NRIMNews1975-11.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/89f99b7f-6944-4ea1-8098-c73a956b2fb8/download)

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林 弘

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[金材技研ニュース 1975 No.11](https://mdr.nims.go.jp/datasets/22bfc46f-6562-44c8-b591-7548e74663e1)

## Fulltext

金材技研ニュース　1975　No.11i①一．ゼEoo一一〇［蜆⊂o‘o○コーooo－○匝あ○蜆oo一］o－Eo－o呵o］一〇〇〕’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈餉Eo．但≧里三…ω…Z－o○餉］o〕f←一0．11金属材料技術研究所電手ビーム溶接　電子ビーム溶接法は，すでに広く知られているように，’溶融巾が狭くかつきわめて深い溶融部を形成することを一つの大きな特徴としている。この特徴から種々の利点が生まれる。たとえば溶接ひずみを少なくできること，溶接作業能卒を向上させることなどである。しかし，溶融巾を極力小さくし，溶接ひずみを減少させると，種々の重大な欠陥が発生しやす、くなる。したがって工業的には溶融巾をある程度拡げて溶接しており，本溶接法の特徴をじゅぶん活用していないのが現状であり，利用範囲も狭くなっている。　溶接研究部では，従来の研究結果に基ずき，電子ビームを収束した上で，これらの欠陥を防止し，健全な溶接継手を得ることを目的として本年度から研究を開始しており，その概要について紹介する。　電子ビーム溶接における代表的な欠陥例として写真に部分溶込み溶接時の溶融部先端の縦断面を示す。写真にはスパイク（先鋭な突出部），コールドシャット（溶融金属と固体の融合不良部）およびポロシティが観察される。これらの欠陥は当然溶接継手の機械的性質に悪影響を及ぽす。諸欠陥の発生機構は未だ明確にされていないが，溶接中の金属の溶融状態，溶融金属の挙動と電子ビームとの相互作用によるものと考えられる。したがって本研究は主として，（1）溶接中の溶融状態の探知方法の研究，（2）溶融金属の制御方法の研究ならぴに（3）冶金的なビード改善方法の研究から構成される。（1）では溶融中の溶融金属の挙動と欠陥研成の関係の研究ならびに金属と電子ビームとの相互作用から生成される物理量のうち，欠陥の発生に対応する量を選別する方法について研究を進めている。（2）では電子ビーム溶接の諸パラメータを種々に制御することによつ，溶融状態と溶融金属の挙動を制御する方法について研究を進めている。最終的には，溶接中の金属から補捉し選別した信号をフィードバックして，溶融金属の制御もしくは冶金的方法で改善することにより，欠陥発生の防止を行い，電子ビーム溶接法の特徴を十分活用した健全な溶接継手を得ることを目的としている。写真　電子ビーム溶接溶融部先端マクロ組織（SS41鋼）。一1一格子間拡散に及ぼす圧力の影響　高圧技術の進歩に伴い金属材料などの加工，熱処理，結晶の作成への高圧力の利用が注目されて久しい。効果的な成果を得るためには，高圧下で諸材料が示す性質を常圧のデーターを基に予測できることが望ましいが現状ではかなり困難である。金属中の原子の動き易さ（拡散）に関するデータは上述の意味で実用上欠くことはできないが，自已拡散およぴ一部の置換型不純物拡散については多くの実測データをもとにした半経験的なモデルを用いて高圧下でのおおよその拡散係数を推定することが可能である。他方，B　C　C遷移金属中の浸入型原子の拡散については，Fe中のCおよびV中の0とNの測定結果によると，拡散に及ぽす圧力の影響は単純ではなく異常な点が多い。例えば，前者では低温で圧力の影響がほとんど認められないのに高温では認められる。また後者にも圧力の影響が認められる（但し低温のデータがあるのみ）。格子間拡散は圧カク）影響をうけないとする説があるが，この種の研究はきわめて少なくこれが一般的な事実か否かは現在のところ不明である。　金属物理研究部ては，この点を明らかにするためにTaおよびNb中の0の拡散に及ぼす圧力の影響を弾性余効法で測定している（ここでいう弾性余効現象とは，格子問不純物原子が固溶している試料に応力をかけると，その格子問不純物原子が試料内の応力分布を緩和するように再配列をする現象である。そしてこのときの試料のクリープ伸びまたは応力の時間的変化を測定すれば，格子間不純物原子が隣りの安定位置へ1ジャンプするに要する時問すなわち拡散係数がわかる）。実験設備のllll「　　◎r◎1．oO．91－13．1ゴC◎＿一◎＿→箏高圧装置は最高到達圧力20Kbarの液圧システムで，圧力容器の内容積は40㏄である。写真のAは高圧用歪緩和測定器である。こ剛則定器は当研究室の考案になるもので，測定可能な最小緩和時問は、一部で用いられている応力緩和測定器では約250秒程度であるのに比し，1O秒と高性能である。一般に，弾性余効現象の測定においては変化する応力または歪の大きさが微少なうえに測定中の圧力および温度の変動を各々数十バールおよび百分の数℃以下に保たねばならないので高度の実験技術を必要とするが，本測定器によって短時間に精度よく測定することが可能となった。また，歪の検出器として圧力の影響が非常に小さい差動トランスを用い，この差動トランスをO．5μmの精度で正確に較正することが可能で本研究のみならず高圧下のクリープ，熱膨脹係数など微少な変位州則定に応用可能である。写真のBは圧力容器内に収められたマンガニン圧力計，熱電対およぴ測定器に大気圧側から電気回路を接続するためのコンパクトな多極電極プラグで，内径13φの断面にスペアも含めてユ8本の独立した導線が貫通している。図はFe中のNの拡散係数の測定結果である。弾性余効法で測定されたのは；の材料ではこれが最初で，8Kba・迄圧力の影響は認められない。図中の破線はK6yes－Zenerモデルで計算した予損1」値である。一般にB　C　C遷移金属中の浸入型原子の拡散は弾性論で説明がつくと言われている。従って上述のモデルが最もよく成立すると考えられるに　　　　　　　　　　　も拘らず測定結果は明ら　　　　　　　　　　　かに否である。この原因　　　　　　　　　　　がFeの特異性に基づく　　　　　　　　　　　のか，あるいは格子問拡ll0　　　　　2　　　　　4　　　　　6　　　　　8　　　　H三　　　力　（Kh且r〕　図　　Fe中のNの拡散係数 写真　歪緩和測定器（A）およ　　ぴ高圧用電極プラグ（E散に対して一般に成立するのかどうかを確かめるために，拡散係数のエントロピー項が異常に大きいNb中の0と正常値をもつTa中のOについての測’定結果が待たれている。一2一電気泳動被覆法の研究　耐熱金属材料として現在実用に供されているものは趨耐熱含金と商融点金属とであるが，高融点金属はもちろん，超耐熱合金においても強度を改善するためその組成のかなリ異ったものヵ咄現し，耐酸化性が低下しているため而寸酸化被覆法の利用が検討されるようになった。しかし超耐熱含金の場合はその溶融温度の関係から最高使禰温陵に眼界があり，高融、虹金属の被覆が要望されることになった。ここで高融点金属はNb，Ta系とMo，W系との二つに大別され，前者は加工性は良好であるが高温独度は後者に及ばず，しかも高悩である。一方後者は加工性に難一点があるが高漱強度が大きく，しかも比較的安価である。このため鉄鍋材料研究都ではMoおよびWに対する耐駿化被覆法について検討を行ってきたのでその概略を紹介する。　MoおよぴWに対する耐酸化被覆法としては従来ニクロム合金系，アルミナイド系およびシリサイド系などが比較的有望なものとされておリ，当研究部においても被覆系についてはこれらをまず検討することにした。また被覆方法に関しても従来より種々の方法が試みられそれぞれ一・長一短があるが，我々はとくに異形素地例えば管内面あるいはネジ部等に，ある程度の厚さで被覆可能であり，とくにエッジ部などを含めて試料全体を均一厚さに，しかも被覆速度のかなり大きいことに蒲目して篭知永動被覆法を選択し検討した。　前述したように被膜物質としてはニクロム合金系，アルミナイド系およびシリサイド系について検討を行った。電知永動被覆法は被膜物質の荷電粒子を含む懸濁液申で電気的に素地に結含剤とともに析出させ，乾燥後加熱処理し両者の拡散により被覆系を形成させるものである。まづニクロム含金系被膜は，ニクロム合金粉末，NiおよびCrの混合粉末からなる懸濁液からの析出及ぴNi粉及ぴC。粉の交互析出により多層析出させた後，真空及び恥申で加熱処理して形成させた。しかし被膜二クロム合金印への素地Moの拡散がかなり多く，耐酸化性が期待された程得られなかった。アルミナイド系被膜は，A1粉末あるいはA1及び少量のSiとの混含粉を析出させ，肌申で加熱処理して形成させた。AトMo系には金属閲化含物が多数存在し耐熱性を得るためには高淵、でかな1）長時閲加熱する必要があり，これはMo素地を脆化させるので思わしくなかった。この被覆系ではその耐用溢度は現在のところ1000℃以内であるが，改良処理により性能の向上が期待できる。またシりサイド系被膜はSi粉末あるいは少量のMoS12粉末を含んだ懸濁液中で析出させ真空中で加熱処理して形成させた。この被膜の表面状態は非常に良好であり，例えばネジ部などはそのまま使用可能な程で，類似被覆法である通常の電気めっき法によリ形成された被膜と比べても突起部の尖鋭化が少なく，凹部への充損もむしろ良好である。この被覆系は，前2者申では一番すぐれているが，Si－Mo系で最も耐熱性のあるMoSi2と素地Moとの間で使用中に拡散が起り，よつ耐熱性の劣る化含物に変化するため耐熱佳の長時間安定僅に間題がある。拡敬の障壁などの改良処理が成功すれば最有力となろう。　以上Moに対し3種類の耐酸化被覆を電気泳動法を利用して検討した結果，被膜の耐酸化性は現時点では必ずしも十分なものとは書えないが，例えば常淑での曲げ加工ではどの被膜も肉眼で観察されるクラックを発生することなく，またシリサイド被覆したものは常温で引張つ破断させても被膜の剥離あるいは表面のクラックなども認められずすぐれた性質を示した。　最後に，今後これら高融点金属に対する耐酸化被覆が実用化されるためには，特に繰り返し加熱を受けた場合の被膜の剥離に対する信頼性あるいは溶接性など解決すべき難聞が多く控えていることを強調したい。一3一【出願公開発明】金属の電解採取法　　　　特公開昭50－08ユ05　　　　　　　　　　　　　　昭和50年8月26日　電解液に懸濁した金属粒子表面で電解を行う金属の電解採取法において，操業能率を向上させるために電流密度を高めることにより起こる陽極室の酸素発生に伴う弊害を取り除くため，該酸素を電解液とともに外部へ取り出し，気液分離して電解液を陽極室へ循環させる傍，酸素を捕集して電流効率を高め連続操業の安定性を図る金属の電解採取法。銅の電解製錬法　　　　　特公開昭50－10812ヱ　　　　　　　　　　　　　　昭和50年8月26日　陽極室に硫化第1銅を含む原料を装入して陽極酸化により電解液申に溶解させ，他方の陰極室で装入した銅種粒予への陰極析出によつこの種粒子を成長させて純鋼を採取する鋼の・電解製錬において，陽極室の硫化第1銅の電解酸化により生成した硫化第2鋼を電解液とともに外部へ取り出し，硫化第1鋼に還元した後，再び原料として陽極室へ戻して陽極酸化を継続する銅の電解製錬法。アルミニウムおよびその　特公開昭50一ヱ08ユ37合金の陽極酸化法　　　　昭和50年8月26日　アルミニウム材料の陽極酸化に使用する電源設備及び冷却設備の規模の縮少を図つながら硬質皮膜をつくるため，硫酸マグネシウムと硫酸の混合水溶液を使用し，酸と同種の陰イオン濃度を十分高くして，該水溶液申で陽極酸化を行い，浴電圧の」二昇と局部腐食を防ぎながら酸化皮膜を生成させるアルミニウム及びその合金の陽極酸化法。押出し加工法　　　　　　特公開昭50－08152　　　　　　　　　　　　　　日召矛口50牟三8月26日　圧延加工等のしにくいもろい材料を塑性加工す令短　信傘るため，流動性のよい固体の圧カ媒体を使用し，液圧押出し加工法とほぼ同様な準静水圧中の加工ができるようにし，圧力媒体が固体であるため安全性を高めた，また高温押出し加工のできる押出し加工法。高衝撃値を有する低合金特公開昭50…1I4336鋳鋼　　　　　　　　　　昭和50隼9月8B　産業機械，化学工業関係に広く使用される機械的強さに富む低含金鋳鋼に関するもので、炭素の偏析をなくすため珪素を含有させた，極めて靱性の向上した炭素，マンガンの他に必要に応じクロム，モりブデン，ニッケルのうち1または2種を含む低含金鋳鋼。オーステナイト職熱鋼の　特公開昭50一王20418加工熱処理法　　　　　　昭和50年9月20日　クリープ破断強さと高温の耐力を同時に向上させるため，O、卜0．5％の炭素を含みI，O00～1，350℃の温度範囲で固溶する組成のオーステナイト耐熱鋼を，前述した温度に加熱した後，該温度よつ若干低い温度範囲へ冷却し，その途中またはこの温度範囲内で適当な時間保持する過程で高温加工を与えた後急冷する加工熱処理法。粉鉄鉱石の連続的流動　　特公開昭50－122413還元法　　　　　　　　昭和50年9月26B　多段流動遠元法において，精鉱と未反応粒子を分雛し，遠元効卒を向上させるため，流動遺元層の排出物を磁力によつ精鉱と未反応粒子とに分離して，精鉱を次段の流動遠元層に，未反応粒子を第1段または前段の流動還元層に送入しながら遼元を進行させる方法。記察の訂正についてNOO遜巻202号6翼「炭索材料学剣工月11日＾1I月ユ3日，1．繊維系複含材料の研究」を肖■」除。⑧海外出張　太刀州恭治　電気磁気材料研究部長　第2国急冷金属に関する国際全議ならぴに研究，調査のため昭和50年呈1月15Bから昭和50年1閉28日までアメりカ含衆霧へ出張した。　　　　　　　通巻　繁203号編集兼発行人　　　　　　　　　　才木　　　　　　　　　弘印　　　昂■1　株式会社ユニオンプリント　　　　　　東京都大嗣区中央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　　　　　　　東京都自黒区中冨黒2丁昌3番呈2号　　　　　　　　　　東京（03）7ユ9－227〕代表）　　　　　　　郵便番号（153）一4一