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[NRIMNews1968-06.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/8dd505ad-0cfd-4a75-8d52-5de61131ee04/download)

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福田 義夫

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[金材技研ニュース 1968 No.6](https://mdr.nims.go.jp/datasets/67af5e09-e4f7-41ed-ba55-0a6c2ce743fa)

## Fulltext

金材技研ニュース　1968　No.6i〇一．ゼE①o一一〇＝蜆⊂○箏○コーooo－o〕0＝あ○蜆oo．］o－Eo－o呵o］一〇〇〕’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈ωEo．ゼ≧里三…ω…Z－ooω］o〕f←金属材料技術研究所放　射　線　金属化学第3研究室では既に原子力平和利用の研究として，金属材料の14MeV　l・ll1性子による放射化分析法の研究を行なって来た。放射化によって生成した放射性核種は主にシソチレーショソスペクトロ．メーター等によってその同定及び定量がなされる。　現在，放射線測定には種々の形式の装置が種々のメーカーによって作られ使用されているが，従来の放射線測定装置は電源方式や信号の結線方式が夫々のメーカーによって異っているので他杜の装置を自由に取りかえ組合せて使用することは困難であったし，装置が夫々に電源を内蔵しているので重量が重く，移動が困難であった。　近来の半導体，集積回路の進歩につれてこれらの使用によって放射線測定装置の軽量化，小型化が進められている。　米国原子力委員会及び標準局は前に述べた様な欠点を少くするためにNIM（Nuclear　Instru－ment　Modu1e）標準方式（USAEC　レポートTID－20893）を決めて勧告し，この方式が広く使用されている。　この方式は次の様な点を決めている。　（1〕モジュールとビソの各寸法　（2）モジュールとビソのコネクター及びそのピ　　ソの指示　（3）電源の電圧と容量　従ってこの方式による装置は夫々には電源がな測　定　装　置いので軽量化さ　この様な観点か一らNIM方式による国産の放射線測定器を設置した・この放射線測定器はその構成の組み合せで次の様た使用法が可能である・　（1〕シソグルチャソネルの波高分析器　（2〕スローコイソシデソス　13〕アソチコイソシデソス等　さらにNIM方式の外の回路を追加することによってさらに多くの測定方式の使用が比較的容易に且つ，廉価に可能となり汎用性に富むものであり，実験逆行上大いに役立つものである。訂　正　金材技研ニニ・一ス（1968）No．4第3頁の副題，r回転炉による印度鉱石の還元に関する研究」をr溶体化処理による組織と硬さ」と訂正すえ。1一■3－V2族化合物間の固溶半導体について　2種の金属閲化合物からの固溶半導体の研究は最近も活発な動きを見せているが，それらはヨ三として2つの層的をもって行なわれているといえよう。その1つは固溶体をつくることによって熱伝導度を下げ，性能指数の大きな熱電材料をえることであり，他の1つは特性が連続的に変化するルミネツセソス周材料をつくることである。　電気磁気材料研究部金属間化合物研究室では，前者の目的をもって，I畠一V2族化含物を申心とした種々の固溶半導体の研究を進めて来ている。そして最近これらのうちω3A∫2－C必P2系および0ゐん2－Z〃3ん・系固溶半導体がすぐれた熱電的特性を示すことを見脂した。この両合金系はきわめて大きな電子移動度をもつことにより注目を集めているC欄ん2化合物が，同時にかなり低い熱伝導度をもつことに着目して，これに同族化合物C必P2あるいはZ〃3A∫2を固溶させえたものである。　両系の各固溶半導体は化学最論的組成に秤量した成分元素を，透明石英管中に”ガス雰囲気の下で封入し，十分に加熱溶融させた後偏析を除去するために固相点直下の温度で長時聞焼鈍を行なってつくられ，いずれも全率固溶体系をなすことがわかった。　図1には両系の組成比に対する室温における熱伝導度Xの変化を示す。C必A2一α3P2系は0，0！4～O．035W／cm・deg，ω3A∫rZ刎3λ∫2系はO．0ヱ3～0，035W／c㎜・de9の範囲の低い値を示し，しかもいずれの系も申聞の合金組成において熱伝導度が最小値を示していることがわかる。これら　　　　○帆　　　Od・＾い・舳〕　　Od、＾畠，　　　O．04　．一1020呂O、．一05000フO宮0901gO　　　　「…「「「⊥「「「「■「T……1　　　α。。　　　　　　、ノ1　　　　　　　　　　　　l　　　i　　　　　　　　舳11小・・≡　。”l　　　O．02　　　　　　　　　　　x／　　　　　＼　　　　　　　■　　1　　　　。1。。。。。。。。。。。、♂一缶青・志。　　　Znヨ＾畠空　　　　　　　　　　　　　　　Od。＾出　　　　　　　　0dヨ＾s空（mol％〕　図玉　C挑ん里一ωヨ乃系およびω畠ん畠一勿晶ん。系の　　室温における熱伝導度の値と各系の室混における比抵抗ρおよびゼーベック係数sの値とを用いて，熱電材料としての性能指数Z＝S2／x・ρを計算した。その結果，Cゐム2－0必P2系およびCゐλ52－Z〃ヨλ∫2系においてそれぞれ30mol％0ゐA3および70moI％0必λ∫2を含む固溶体が最大のz値を示すことがわかり，それぞれ1．至x10一語および0．9×10一ヨdeg一・であった。これらは現在実用化されている最良の熱電材料の性能指数にほぽ匹敵する値であり，したがって蘭固溶体は熱電材料として有望であることがわかった。ところで一般に性能指数はキャリア濃度に依存し，約1019cm－3の桁において最大値をもつことが理論的にいわれているo一例として30moI％CゐA∫ゲ70m10ゐP2固溶体のキャリア濃度の温度変化を示すと図2のようになり，室混における値は約2×101畠cm－3であつて最適値に比べてかなり小さい・したがって適当な不純物の添加および熱処理を行なって，キャリア濃度を増大させることができれば，さらに性能の向上が期待される。現在このような観点から実験を続行中である。なお図2中には同試料の比抵抗およびゼーベック係数の温度変化も併示してある。室温以下ではキャリア濃度は温度に対してほぼ一定であり，また比低抗は温度の上昇とともに増大しており，ほぽ縮退した半導性を示している。1∴二∵二∴1fS　l03　9q　8　7埠　6虫　　5当　　4　3　　　　　　　　　　ρ　　　　．　216’　　　↓　　　　　3　　4　　　　　　日　　7　　　　　9　　10　　引　　12　　1　　　　　　　　≡盟　　届＝10ソT　｛I托　，〕図2　30㎜o脇α語ん、一70m0脇ωヨ鳥固溶体の電　子的諾性質の温度変化新しい摩擦圧接法　溶接研究部特殊溶接研究室においては新しい圧接原理に基づく摩擦圧接機の開発を行なっている・この方法によれぼ，摩接圧接継手の接合部外周に形成されるパリを，圧接進行中にその発生と同時に削除することが可能である・　図1（A）にその圧接原理を，同図（B）に試作した圧接機の構成概略を示す。圧接サイクルは以下に述べる段階からなっている。　（1〕駆動軸（材料W1）の回転を所定の回転数Nに　保持する。　（2）回転中の材料W1に，被駆動軸側の材料W2を　圧接推力Pを加えて接触させる。被駆動軸には　回転質量Mカミ取り付けてある。　（3胴材料間の接触面における摩擦力によって，　被駆動軸が回転を開始し，次第に加速される。　（4〕被駆動軸の回転数が上昇して駆動軸の回転数　Nと等しくなったとき，圧接は完了する。　（5）駆動力を絶って軸の回転を停止する。　上述の説明から明らかなように，本圧接法にお〔A）…　　舳・呈日目・日ω一．一一ω：戸÷一／仁‡1箒　一　　　　　　N■N．ω㍍二・‡1二：・・　　　　　　　　　　1．　　、a〕S25C鋼　　　　　　（b〕高速度鋼写真1　パリを肖1」除しつつ圧接している状態（5〕（B）　　B　　T B　　　　M　　B　　　HWlW。⑰加工物，⑭回転質量，①刃物，⑮ベアリソグ，⑪油圧シリソダー，⑪モー図1　圧接原理および試作圧接機の構造いては，一方の軸が圧接中回転しない従来法（ブレーキ法・フライホイール法）等とは異なり，両軸とも回転し得る機構が採られている。したがって，圧接部に形成されるパリの除去が要求される場合には，図1（酬こ見られるように，適当な刃物丁を材料の接触部の外周に当てれぼ，接触部からはみ出される高温のぱりは，その発生と同時に発生するだけ削除される。　写真1（乱），（b）はS25C鋼と高速度鋼（直径：7mm）の圧接中におけるパリ削除の状況を示すものである。材料接触部からはみ出される高温のバリは，連続切屑とたって容易に削除されているのが観察される。　本摩擦圧接機によって二，三の鋼種の圧接を行なった。　I　結論の主なるものは次のようになる・圧接　　の完了と同時に美麗に機械仕上げされた継手　　が得られる。　1　圧接過程中のバリ切削機構によって行なわ　　れる。切削主分力も極めて小さくて，ぽりの　　削除は容易である。　皿　圧接によるぼりをそのまま残している従来　　の方式の摩接圧接法に比べて，遥かに低い圧　　接圧力によって100％継手効率の圧接部が得　　られる。　したがって，機械・器具その他の部材・部品の摩擦圧接において，従来方式による場合には，圧接完了後に，バリ除去の工程を要していたのに対し，この摩擦圧接機によれぼ，この工程が不要となるので，製作工程が短縮される。さらに，圧接に要する加圧系の容量を従来方式におけるそれよりも小さくできるので，圧接機の設計および製作が容易になる。3一帰　　朝　　報　　告電気磁気材料第二研究室長　　工博太刀川恭治　私は昭和42年11月19日より43年4月27日まで超電導マグネット材料の研究のため米国に出張したが，この期間の大部分はMIT付属のFrancis　Bitter　Nationa1MagnetLab．（以下NMLと1■1各記）で強磁場下の超電導材料の特性測定を行なった。NMLは1960年創立され強磁場の発生とこれを用いた物性の研究を行なっており，BitterSolenaidにその名を残すF．Bitter教授（昨年死去）を記念して上記のように改称された。　NMLは世界で最もすぐれた強磁場設備をそなえ，発生磁場，内径，均一度などのことなる20余台のマグネットがあり，代表的なのは内径4”の100KGマグネット，内径2％”の150KGマグネット（4台），内径1・κ”の220KGマグネット（写真参照）などである。これらの電源としては2500KW発電機が4台あり，マグネット内の発熱は熱交換器を通して近くのCharles河の水で冷却される。研究所の大きさは建坪約1千平米5階建で一階には上記発電機と制御室およびマグネットのおかれた10余りの共通実験室が設備されている。マグネットの利用老はMIT内部に隈らず広く米国内や国外から来所し，上記実験室に測定装置を搬入Lて交代で実験する。実験時問は朝8時から夜11時半まで一日三交代（各5時間）で割当てられ，極めて活気のある実験が行なわれている。　NMLは総員約120名（内研究スタッフ30余名）で，マグネット開発グループのほか物性実験のグループが三つと理論グループが一つあり，私はマグネットグループのVisitingScientistとLて滞在Lた。マグネットの使用目的は広範囲で，強磁場下の物質の磁気的，電気的，光学的，熱的な特性が最新の実験技術を用いて研究されているほかにプラズマ物理や生物学の研究にも利用されている。マグネットの励磁には大きな電力を要し，前記150KGマグネットでは約5000KW，220KGマグネットでは10000KWが消費される。この電力消費を少なくするため，外側に超電導コイル（60KG）をまいて220KGの磁場を5000KWの電力で発生するマグネットが準傭されつつある。全部超電導を利用するのが理想なので，強磁場・発生用の良い超電導材料の開発が望まれている。その外　　　　　（通巻　第114号）写真　220KGマグネットによる超電導の測定32000KWのエネルギーで5秒問300KGの磁場を出すマグネットが計画されつつありまた100KJのコンデソサーバソクにより500KGの磁場を出すパルスマグネット（半周期O－5ミリ秒）も使用されている。私は当研究所で開発したV彗Ga超電導テープの特性を測定L，これまでの材料で最高の強磁場特性カミえられることをたLかめた。　V島Gaのテープは米国では始めてなので関心がよせられた。米国におげる研究では低温工学が日本に比べてずっと進んでおり，液体ヘリウム（約3＄〃）が随時使用出来ること，よい金属デュワーが使えることおよび研究能率をあげることを第一に考えられることなどが印象に残った。残りの滞米期問中，超電導材料とその応用について多くの研究所を視察することが出来たカミ，印象に残った所は次の通りである。RCAおよびGE杜におけるNb畠Snテープの研究と製造，Supercon杜におけるNb－丁三フープの製造，BeI1研におげる新しい超電導材料の研究，OakRidge研におげるテクネチウム合金の研究，ArgonneやBrookhaven研におげる泡箱用大型超電導マグネットの製作（内径約5m），AVCO杜におけるMHD発電や回転電気機械に対する超電導の応用，GA杜およびCaIifomia大学におげる同時蒸着による超電導化合物テープの製造などである。米国では超電導の応用が日本に比べ遙かに軌道にのっており，我国でもよい材料を開発Lてこの方面の進歩に寄与した．いと思う。編集兼発行人福　田　義　夫印　　刷奥村印刷株式会杜　　　　　　　東京都千代田区西神田1－1－4発行所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　　　　　東京都目黒区中目黒2丁目3番12号　　　　　　　　　　電話　目黒（719）2271（代表）　　　　　　　　　　郵便番号（153）