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[NRIMNews1989-06.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/8c693102-1461-41d1-8e87-133e4c27e7e7/download)

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漆原 英二

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[金材技研ニュース 1989 No.6](https://mdr.nims.go.jp/datasets/3a9cc6f1-5b1c-4e70-a410-a2cf4fed9ee7)

## Fulltext

金属技研ニュース　1989　No.6i①一．ゼEoo一一〇旦ω⊂o一垣o］一〇〇〇一〇0＝あ○蜆oo一］o－Eo－ooo］’oo’0E0f000眈o〇一一〇〇一〇一眈○眈ωEo．但≧聖三…ω…Z－ooω］0f←■11989超固導と核融合／衝撃破壌の予防／微紬粒複合硬質皮膜■ヒップで疲労強度回復／■子線の縞模様で変形を観測／字宙飛行士に協カ核融合炉用超電導線材の開発プラズマを磁場で閉じ込めるために　一昨年から昨年にかけて，高温超電導フィーバーが世界中を駆け巡った。そして今年は，常温核融合で世界中が騒然となった。超電導と核融合。この二つは学術的には何の関係もない現象であるが，技術的には非常に密接な関係がある。　核融合とは，二つの原子核が融合して別の原子核に変わる現象で，この際に放出されるエネルギーを利用しようというのが核融合発電である。現在のところ，最も確実な核融合反応は1億℃以上の超高温で起こる熱核融含である。この熱核融合を実現させる一つの方法として，超高温のプラズマを磁場の作用で閉じ込める方式がある。この方式には，12T（テスラ）以上というような非常に強い磁場が必要で，銅線を巻いた通常の磁石では磁石に使われる電力のほうが，核融合炉で発生する電力よ1）も多くなってしまう。そこで，消費電力が非常に少ない超電導線材を巻いて作った磁石が，どうしても必要になる。　当研究所では，先に実用超電導線材のNb・Sn（ニオブ3スズ）極細多芯線材よりも優れた高磁界特性を示すNb・Al（ニオブ3アルミニウム）極細多芯線材の製造に成功’（金材技研ニュース，1988年，Nα3参照）した。しかしながら核融合炉に使用するためには，臨界電流や臨界磁界が大きいだけではなくて，核融含炉という特殊な環境から受けるいろいろな影響に対しても強くなければならない。例えば，超電導磁石が発生した強力な磁場が逆に磁石に作用して超電導線材にひずみが生じ，その結果臨界電流が小さくなる現象などがある。　図は，Nb茗Sn極細多芯線材とNb．A1極細多芯線材のひずみと臨界電流の関係を，ひずみゼロの場含の臨界電流に対する相対値で示したものである。当研究所が開発したNb宮A1極細多芯線材は，実用Nb．Sn極細多芯線材よりもひずみに対して安定で，超電導フィラメントに割れなども生じ．にくい。　核融合炉の環境では，このほかにパルス磁界の使用や磁’界の変動によるひずみの繰返しや交流損失，核融合反応で発生した中性子の照射による超電導特性の劣化などが生じる。現在こうした影響も調べており，Nb・A1極細多芯線材の核融合炉用としての可能性を，総合的に検討している。］．o坦友轄e0．9握紳除揮O．呂　　1　　、　／　　、　　　。　／　　　　、／　　　　　、／　　　　　　、ノ　　　　　　　、ノ　　　　　　　　　、6T4．2Kハ　　　、NblS・、NbヨAl一〇、6　＿O，4　－O．2　　0　　0．2　　0．4　　0．6　　0．B　　1．O　　　　超電導体に生じたひずみ（％）　　　ひずみによる臨界電流の変化1衝撃破壊を予測し未然に防ぐ球状黒鉛鋳鉄の破壊評価図を作成　我々の鰯囲には，いろいろな構造物がある。これらの構造物が万が一破壊すると，大きな災害を生じかねない。一般に，構造物が破壊する際の直接の原困になる外力はゆっくりと加わる場含が多いが，危1竣物が入っている容撚の輸送中の落下や衝突事故などのように，外力が衝蝶的に加わる場合もある。材料に衝蝶的な力が加わったときの破壊に対する紙抗値，すなわち衝撃破壊靱性の測定法としては，三一削臨げ試験機を禾1」用し，試験片の中央部に錘りを落下させて衝撃的に折る方法などが使われている。しかし試験機や試験片に特有な振動が加わるなど間題が多く，襟準的試験法は確立されていないのが現状である竈　当研究所では，衝撃破壊靱性をより正確に測定するために，錘りの落下で衝撃的に引張一）力を加える落璽式衝撃引張試験機を考案した。この試験機の概要は，図1に示したようにコンパクトテンション試験片と呼ばれる引張試験用の試験片を利用し，落下する錘りがストッパに衝突する力で衝撃的に引張りを行うもので，き裂の伝ぱ闘始を趨音波探触子で葉早くキャッチできるようにしてあるのが，大きな特徴である。　この試験機で求めた球状黒鉛鋳鉄の衝撃破壊拠性は図2の白丸のごとくで，荷重をゆっくり加える敵的破壊（黒丸）の場含よりも全体的　　　　　　　　探鮒に商濫側にずれている。これらの破壊靱性から切欠き先端部の応力の大きさを表すパラメータκd（動的平面ひずみ破壊靱性）を蕎十算し，このKi。をその材料の降伏強度で割った値を求めると，材料が仰びながら破壊する延性破壊の温度領域ではこの値は溢度に無・リコ欠■“き 一＿葦式験j“I」錘り」レトツパ闘係で，材料に關有な一定の値になることがわかった。κ。を降伏強度で割ったこの一定の値と材料に棚わる衝撃荷重とから，どの税度のき裂が材料に存豹1していると破壊が起こるかを示す衝撃破壊評何咽を作ったのが，図3である。ある球状黒鉛鋳鉄（縦軸の値が7㎜u2）の厚板に降伏強度と圃程度の衝撃荷璽が加わったとする。この場合，存孜しているき裂の深さが10㎜m以下なら安全だがそれ以」二だと破壊の危険があるということが，この図から恵ちに推定できる。　弓1統き衝撃遼度や材料の概類を変えた実験を行ってデータを蓄積し，衝撃に対する安全性評個法の確立を図ることにしている。60目r　柵邊嚢轡20慧十k刈．45MN．m一・1㌔一1十k＝1』舳1MN¶……彗…脇十酬燃　　　　鮒繊十酬1脇　　　　　　　1。。　・　　　　　　　i　。　　11冨O’一I50…］OO－50050　　　　　　　　　　欄　　度　ゼC）図2　球状黒鉛鋳鉄の破壌靱牲　（kは変形遼度の尺度で，■は瀞自勺荷璽，Oは働蝶荷璽）　14　12筥　10釧　畠翼蕊6￥　4　2　0　　宅払｛洪～φ型o“／0図1　藩璽式衝撃引張試験機O．O　　O．工　　O．2　　0．3　　0．4　　0．5　　0．6　　0．7　　0．呂　　O．9　　1．O　　　　　　　鰯継狐政／絆伏強度図3　球状黒鉛銭鉄の衝撃破壌評価図スポヅトニュ’ス可能性を秘める超微細粒複合皮膜　当研究所では，アルミニウム，銅，または鉄と炭化チタンとからなる複合皮膜（Al－TiC，Cu－TiC，またはFe－TiC）を，いろいろな鉄・非鉄合金上に作製するのに成功した。　これらの複合皮膜は，結晶粒がナノメーター（1nmは100万分の1㎜）のオーダーで極めて細かく，下地金属との密着性もよい。また硬いTiC粒子を含んでいるので皮膜のビッカース硬さが1500程度と高く，耐摩耗性の皮膜として利用できる。更に，皮膜に含まれるアルミニウムの良好な耐酸化性，銅の優れた電気伝導性・熱伝導性，あるいは鉄の磁性などの機能も併せ持った複合機能皮膜としての応用も考えられよう。　今回の複合皮膜も，先にステンレス鋼上に作製したニッケルを含む複合皮膜（Ni－TiC）と同じように，当研究所が開発した2種類の金属の炭素に対する反応性の差を利用するイオンプレーティング法（金材技研ニュース，1988年，Nα5参剛で作った。引統き，この方法によって成分・組成・組織を変えた新しい系の複合皮膜の作製を試みるとともに，これらの複合皮膜の特性を調べて新用途の開拓を図っている。　　チタン合金溶接部の疲労強度、　　H　l　Pで回復　ある種のチタン合金，例えばTi－15V－3Cr－3Sn－3A1合金の溶接継手は，疲労強度が母材よりも著しく低い。これは，溶接部に生成した極く小さな気孔が疲労き裂発生の起点になるため（金材技研ニュース，1988年，Nα10参照〕である。　当研究所では，このチタン合金の溶接部に高温で周囲から高圧を加えるHIP処理を施すと，気孔が押しつぶされて消滅し，疲労強度が母材の値に近いところまで回復して，そのばらつきもかなり小さくなることを見いだした。HIPは，チタン合金溶接継手の信頼性を向上する手段として，非常に有効である。T．一15V－3Cr3So3A1介金　　＼。　　　　会燃鮒　、べ　　　　披後・i・込＼　　lO』　　　　　　　　10，　　　　　　　　10‘　　　　　　　　】O〒　　　　　　似断までσ〕茸虫胆L数　電子ピーム溶接継手の疲労強度（HIP処理は815℃，1000気圧，3時間）　　電子線モアレ法、微小変形の　　精密測定が可能に　当研究所は，微小変形を精度良く測定できる電子線モアレ法を開発した。モアレとは，レースのカーテンが二重になった部分などに現われる縞模様のこと。この現象を利用して変形を光学的に測定する方法は，従来からあった。　当研究所の方法は，半導体の回路パターンを作るのに使われているリソグラフィー法により，試料表面に試料とは二次電子の発生効率が異なる物質で一定問隔の平行線模様を作る。この試料に電子線を一定問隔の平行線模様で当てると，二次電子発生量の差によりモアレ縞ができる。変形した部分では、縞の問隔が変化する。変形の測定精度は，光学的方法よりも2桁ほど良い。 電子線によるモアレ縞（下）とその原理図トピックス宇宙飛行士、当研究所で材料実験技術を研修　我が国で最初の本格的な宇宙実験は，1991年7月に打上げられるスペースシャトルで行われることになっている。このディスカバリー号に搭乗が予定されている毛利　衛博七向井千秋博士，および土井隆雄博士が，当研究所で材料実験技術を研修している。　3人の宇宙飛行士は4月20日～28日，および5月29日一6月9日の研修期問中に，浮遊帯域溶融法による結晶成長実験を中心に，半導体材料分野の共通的実験技術を修得することになっている。宇宙船という限られた空問と時問の中で最大の研究成果を挙げるために，当研究所でのこの研修は重要な意味を持っている。左から向井・土井・毛利の二宇歯飛行士海外での研究発表（1989年1－6月）（O印は発表者を示す）第2回ASEAN科学技術週間：超電導セミナー（2月2日，フィリピン・マニラ）1）Preparation　and　Properties　of　High－Tc　Bi－Oxide　Superconductors．　○前田　弘核融合炉用高磁界超電導材料に関する第6回目米ワークショップ（2月21日～24日，アメリかボルダー）1）Strain　Effects　in　Nb3Al　Mu1tifi1ament　Superconductors．　○和田　仁，黒田恒生，湯山道也，伊藤喜久男2）VAMAS　Proposed　Round　Robin　Test　on　AC　Loss　Measurement　in　NbTi．　伊藤喜久男；O太刀川恭治（東海大）3）Composite－Processed　Mu1tifi1amentary　Nb昌Al　Superconducting　Wires　with　Al－5at％Mg　Alloy　　Cores．　　飯嶋安男，小菅通雄，竹内孝夫，井上　廉；○鎌田囲尚（日立電線）；多田直文（日立製作所）；　　武藤芳雄（東北大）TMS1989年大会（2月27日～3月3日，アメリカ・ラスベガス）1）Preparation　of　Aluminum　Rods　with　a　Mo1d1ess　Upward　Continuous　Casting　Apparatus．　○佐藤　彰，大沢嘉昭，荒金吾郎2）Preparation　and　Properties　of　Bi－Sr－Ca－Cu－O　Superconductors．　○前田　弘，浅野稔久，熊倉浩明，関根　久，戸叶一正，田中吉秋；柳沢栄治（旭ガラス）；　　沼田幸一（三菱重工）米国物理学会（3月19日～29日，アメリカ・セントルイス）1）Intergrain　CoupIing　in　High－Tc　Bi（Pb）一Sr－Ca－Cu－O　Superconductors、　○戸叶一正，熊倉浩明，ダン・ディートリック，前田　弘第7回材料破壊国際会議（3月20日～24日，アメリカ・ヒューストン）1）Tensile　and　Fatigue　Properties　of　SiC　Whiskers　and　SiC　Particu1ate　Reinforced　Aluminum　　Composites．　○郊畑千禾1」，田申義久2）Creep　Damage　Mode　and　Creep－Fatig口e　Interaction．　○八木塊一，久保　溝，金丸　修，臼ヨ申干秋3）Study　for　Mechanism　of　Fatigue　Crack　Propagati㎝by　Measuring　Slip　AmoUnt　at　Crack　Tip、　○升蘭博之，松1澗三郎，西縞　敏AWS第70回大会（4月2臼～7匠1，アメリカ・ワシントン）1）Reheat　Cracki㎎of　ER320and　ER320LR　Stainless　Steel　Overlayed　Weid　Metal．　○春日井孝愚，r1・村治方；鬼束義葵，高津玉努，三五哲也（臼本ウエルディング・ロッド）第6圓嵩温に関する国際会議一無機物質の化学一（4月3巳～7日，アメリカ・ガイタースバーグ）1）Effects　of　Processing　History　and　Contents　of　B　and　C　on　Hot　Corros｛on　of　Ni－Base　　SUperaI王oy．　　　　　功，沼田英夫，原田広史，小泉　襟，宮崎昭光，山崎遺夫米園材料科学会春季大会（4月26日，アメリカ・サンディエゴ）工）Synthesis　and　Properties　of　Artificia晦Modu亘ated　Bi－Sr－Ca－Cu－Oxide　Films．　○中村恵吉；佐藤淳一（日立）；貝瀬正次，小川恵一米国レーザ電子光学会（4月27日、アメリカ・ボルチモア）1）Formatioηof　Superconductive　by　YAG－Laser　Irradiating　Laminated　Thin　Layers．　○和田　仁，黒刷恒生，伊藤喜久男，湯山遭也；森蘭充一，村上雛人，松田昭一（新日鉄）第12回プランゼ国際セミナー（5月8臼～12臼，オーストりア・ロイデ）ユ）Preparation　of　L鮒ge－Scale　and　Muiti－Layer　Mo　Crysta玉and玉ts　Character1stics．　○藤井、怒イ予2）Effect　of　Dopants　on　the　Secondary　Grain　Growth　in　Tungs亡en　Sheet．　○藤ツ半、忠行，平岡　袴3）We王di㎎and　Joini㎎of　Si㎎1e　Crystals　of　BCC　Refractory　Metals．　○平岡　裕，藤井、怒行4）Effect　of　Carbon　Segregation　and　Precipitation　on　the　Intergranular　Fracture　of　Molybdemm．　○森藤文雄5）Weldability　o壬Electron　Beam　Welded．PM－Mo－Re　AHoys．　○森膝文雄第2回嵩温腐食国際会議（5月23日，フランス・レザンビエ）1）Adherence　of　A1203Coating　Layer　to　Stee王s．　　一Detrimental　Effect　of　S　and　Beneficial　Effect　of　REM　and　TiC一　○池肥徽二，土佐正秘、，音原一紘，新屠和籍第19回カナダ破壌会議（5月29日～30日，カナダ・オタワ）1）An　Examination　of　Coηst1tutive　Laws　by　High　Temperature　Creep　of　Engineering　Materials．　○丸山公一（東北大）；田中千秋；及川　洪（東北大）溶射国際会議（6月4臼～9臼，イギリス・ロンドン）1）Superconducting　Properties　of　ThermaIly　Sprayed　Y－Ba－Cu－Oxide　Coatings、　○北原　繁，吉田勇二，橘脇　孟，黒田聖治，井上　廉・，前蘭　弘；船木　稔（賢本鉱業）2）Monitoring　of　Tbemal1y　Sprayed　Particles　Using　Thermal　Radiatioh．　　黒日ヨ聖治，稽嶋　孟，北原　’繁；O藤森秀木，寓臼ヨ　盤，堀内敏夫（慶応大）【注目発明の選定】 当研究所から下記発明が，科学技術庁第48圓の注昌発明に選定された。発　　明　　の　　名　　称金属または合金とアルミナの複合材の製造法SOxセンサー周固体電解質およぴその製造法発　　明　　者新屠　和銘，吉原　一紘土佐　正弘，池圧1雄二申村　協昭，富代　　寛公　開　番　号特開62一玉51556牛寺陪憎62－226851【特許出願速報】出願日三5三72022出願番号01－06073001一｛〕635三3G1－0689690王一067486発明の名称希土獺ガーネット単繍晶の製造法鮒熱鋼複含強化含金と金属繊維溶融金属への趨潜波振動の付力肪法出綴日2垂3G305出願番号｛〕三一｛〕705560王一0768390王一07684001－084693発 明　の 名　称Nb畠Sn趨雫置導紬けオの製造法固溶半導イ衣レーザ用材料N淡錐結銃耐熱含金の拡赦接含ツテ法水素分離馬含金膜◆短　信◆●受焚目本金属掌会第28回谷」ll・ハリス焚　科学研究官　新居禰霧「笈面偏析・析出の納御とその材料開発への応用」により，平成尤年4月4冒，上記の貨を受けた。員本金属学会第47圓功繍焚　材料設蕎十研究部　山崎適夫「耐熱鑓，N湛耐熱含金及びTi合金の設討と1狛発」　第1研究グループ　井上　廉「金鰯系超麗導材料（NbヨA1趨極糸鵬多芯線）の閉発」によリ，平成元年4月4日，上記の賀を受けた。蟹本金属学会研究技術幼労焚　欝理部技術課　松村泰治「多年にわたり箪越した技術によつ金属の研究に脇力し，その巡歩発展に大きく賞献した薬繍」により，平成元年4月4日，上言己の貨を受けた。團本鉄鍋協会蕩山書己念焚　喬十浪11解析研究部　犬河内審乃「鉄鋼分析における錐雄分析法の確立と多元素同時定鍛淡の閉発」によ「），平成元年4月4日，上言己の賞を愛けた凸農本鉄鋼協会俵論文焚　環境性能研究部　園中秀雄　環境性能研究部　村蘭正治表櫛界繭桁1」御研究部　貝瀬正次推≡脇機構研究部　新谷紀雄「SUS304における粒界クリープ搬傷とクリープ特性」により，平成尤年4月4昨，上記の貨を受けた。科学技擶庁長官蒙彰研究功綴者表彰　第1研究グループ　前畷　弘「ビスマス系酸化物剖胤趨電導材料に闘する研究」により，平成允年4月工7日，上記の貨を受けた。創愈工夫功労老表彰　計測解析研究部　山口仁志ギ金属ガス分析灘の酸繁定鐙法の改欝」　螺境性能研究部　前田芳夫「疲労き裟伝ぱ試験用乾湿繰返し環境制御装雄の考案」　第5研究グループ　本郷宏通「モアレ法によるクり一プひずみ分布測定方法の改良」　第1研究グループ　湯山遺也「金属疲労試験装滋の改醤」によつ，平成允年4月18日，上記の賞を受けた。本多記念研究奨励焚表櫛界酬肯1」御研究部　土佐正弘「表磁界面を制獅した湊雌能材料闘発」により，平成ラξ年5別7日，上言已の貨を受けた。●海外出張氏　　名申村　一山、口関根　　久藤井　忠行所　　　属表面界繭制御研究部第1研究グループ組織制御研究部期　　聞工．杢．23～1．5．　1ヱ．4．23～1．5．1I玉．5．　6～1．5．14行　　先アメリカアメりカオーストりア米国材料学会春季大会米圃材料学会春箏大会第12圓プランゼ国際セミナー　　　　　　　遜巻　第366号発行所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　〒工53來京都葛黒区中實黒2－3－12　　　　TEL（03〕7呈9－2271，FAX（03）792－3337　　　　　　平成元年6月発行舳鎌発行人　　　漆原英二印　　　珊1株式会社　三　典　印　刷