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[NRIMNews1971-11.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/ac6b3107-5ad6-4722-b09b-32ff0ab63879/download)

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林 弘

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[金材技研ニュース 1971 No.11](https://mdr.nims.go.jp/datasets/3a0d0362-f9d0-40ce-8972-a56833cde6f7)

## Fulltext

金材技研ニュース　1971　No.11七Φ一．：ピEoo一一〇⊂ω⊂o．oo］一〇〇〇．o0＝あ○蜆oo．］o－Eo－o呵o］一〇〇〕’0E0f000眈o〇一’o〇一〇一眈○蜆ωEo．由≧里三…ω…Z－ooω］o〕f←一0．11金属材料技術研究所人工衛星およびロケット用チタン合金　人工衛星やロケットに用いる構造材料においては重要なこととして一般の構造材料に比べ，とくに単位重量当りの強さが大きいことが要求されている。チタソは比重が約4．5で鋼の約1／2で軽く，また適当た合金成分を配合Lて強化をはかることにより引張り強さが120kg／mm2程度の強力合金もすでに得られている。従来わが国においては国産チタソ材は主として化学装置用耐食材料に用いられてきたが，この場合にはほとんど強度を必要としないため，いわゆる純チタソのまま35～55kg／mm2級のものが用いられていて，強カチタソ合金の素材の製造は手がつけられていなかった。　非鉄金属材料研究部では強カチタソ合金の板材を目標とし，その性能に大きな影響を与える製造条件のうち重要た間題として合金成分組成，熱処理および加工履歴などをとり上げて板材の品質や性能との関係を調べ，チタソ合金素材の製造ならびに遭用に関する基礎資料を得ようとするものである。　α十β型の強カチタソ合金とLて代表的なTi－6Al－4V合金については約1トソの大型イソゴツトより出発して熱問または冷間加工によりわが国では始めての幅約1m，長さ約2mの大きさのチタソ合金板の試作を行なった。　チタソおよびチタソ合金は結晶構造が六方晶であるため，加工条件に起因する集合組織に対応して異方性が認められ，縦材と横材との機械的性質は幾分異たる。図は900℃で熱問圧延した板材にっいて，さらに各温度に1時間保ったのち，水焼入れの熱処理を施した場合の引張り試験データを示したものである。　600℃～！000℃の各焼入れ温度に保っことにより金属組織はそれぞれの条件にほぽ平衡となり，α相とβ相の形状や分量比が変化するとともにそれぞれの相中への合金成分の濃度分布が変化するため，図に見られるように800～900℃の範囲において耐力の著しい低下が見られる。焼入れ温度がユ000℃を越えるときはβ単相領域になるため，引張り強さおよび耐力は増大するが靱性に乏Lくなる。板材の強さの異方性は上記のβ単相領域まで残り，縦材に比べて横材の方が引張り強さおよび耐力が大きいことが見られる。　　120　引　張　強　■■o　さ（σ日）　　l00　耐　カ　ヨo（σ。．王）kg／mm呈呂0　　50絞り（伊）伸び（ε）％耐力（町．、）㌧ノ＿横材　　　　ト・一縦材絞o（ψ）50如302010　　　　　　　　伸び（ε）0　　600　　　　700　　　　800　　　　豊OO　　　　lOOO　　　l　lOO　焼入温度（℃〕　（各温度に1時間保持）6AI－4V－Ti合金板の焼入材の機械的性質フッ化物系溶融塩の照合電極　フッ化物系溶融塩は数多い溶融塩系のうちでもとくに安定なため，アルミニウムの電解製造，原子核工業，refractory　metalの電解成形などに応用され，最近は基礎的にも注目されている。　溶融塩を電気化学的に研究するには電位の基準になる照合電極を用いるが，フッ化物系のうちで代表的なアルカリ金属フッ化物を溶媒にする系には適当たものがない現状である。一般の溶融塩系では容器，電極などに常識的な材料を用いうるが，フッ化物系に一耐える材料は非常に少ない。r／F2分ス電極系は共通のアニオソF一をもとにするため絶対基準になるが，F2が溶融塩の温度でほと・んどあ」らゆる物質と反応するため，製作に成功した例がなく，将来も実現は不可能に近い。したがって，照合電極には金属一金属フッ化物電極系と連液部とを組合わせたものを考える必要がある。表に実用された照合電極およびここで述べる一照禽電極の組成，使用条件，性質などを示す。11）はNi／NiF2系と溶融塩でぬらしたn型の焼結アルミナ棒を用いるが，アルミナが縞晶粒界にそって溶融塩に侵されて短時聞で破損する欠点がある。12〕はNi／NiF。系と溶融塩を浸透させた窒化ホウ素膜を用い，電位は長期間安定であるが，膜部の見かけの液間電位が大きくしかも再現性をもたない欠点がある。　金属化学研究部では（2〕の膜部の見かけの液聞電位が微少電流の通遜によって小さくなると考え，窒化ホウ素膜を用い，電解をおこなってN1／NiF2系濃淡電池をつくり，その起電力を測定して（3〕の特性を調べた。　溶媒のLiF－NaF－KF（共融混合物）系はHFで脱水したのちろ過して精製したものを，また窒化ホウ素膜はバイソダー（CaO）含量が少ない焼結棒をるつぼ状に加工したものを用いて実験した。その結果，溶融塩の膜中への浸透は約12時間でおこなわれること，混度を500～600℃にすれぱ，見かけの液閲電位が小さくしかも再現性が良いこと，電解開始時からの膜の寿命は少なくともヱ2時間以上にたること，N主F2．濃度の変化による電位変化を計算しうることなどがわかった。　窒化ホウ素はwhitegraph量teとも呼ぼれ，構造は黒鉛に類似し，焼結体は電気絶縁栓，熱伝導性が良く，しかも熱膨張が少ないため高温材料としてすぐれている。しかし，自己焼結性がないため用いた棒もCaOを約3％含んでいる。溶融塩の膜中への浸透機構およびその後の膜の劣化機構の詳細はわからないが，CaOと溶質との問で酸一塩基反応が徐々に進むことが起電力の測定から裏づけられ，この反応も関連することがわかった。　表の（2〕と13）との比較から，窒化ホウ素膜の寿命を長くすれぱ見かげの液聞電位が大きくなり，液聞電位を小さくすれぱ寿命が短かくなることがわかる。しかし，13）は液間電位を小さくし，しかも電位の再現性を良くすることを重点にしているにもかかわらず，実験をおこなうに満足な寿命をもつため，現状では最もすぐれたものと思われる。今後，これを用いて各種の金属一金属フッ化物電極系の反応の機構，速度などを定最的に．興らかにする予定である。表　アルカリ金鰯フッイと物を溶媒にするフッ化物系溶融塩の照合篭極M／N三F王斗（溶媒）Ni／N三F毘十（溶媒）Ni／NiF里令（溶燃）0．1Vのオーダーにたる場合があるO．03V以下（600℃ではO．01V以下）1957．1965王968．1970　1971一　2　　　　　　　　　　　　金　属　材　料　高速増殖炉は夢の原子炉ともいわれ，将来，最も有望な型の原子炉の一つと考えられている。高速炉においては在来型の炉に比べて，桁違いに高いエネルギーの中性子束に材料がさらされる。とくに一燃料被覆管はそうであり，質的に新しい照射損傷を引きおこすので，この方面の研究が意欲的に進められている。　高速炉における照射損傷の問題点としては，照射硬化，材質のぜい化，スウェリソグなどがあるボ照射によって金属の内部には転位ループ，ポイド，He気泡などが形成される。これらの照射欠陥の形成機構やその相互問の関係，転位網，結晶粒界，析出物などの金属組織がこれらに与える影響，またこれらの照射欠陥とさきにあげた間題点との結びつきなど不明た点が多い。　原子炉材料研究部原子炉材料研究室では，He気泡の成長機構を解明するための実験を行なっている。Heが粒界破壊を促進させ，スウェリソグをひきおこすことはよく知られているが，実際の原子炉においては多数の現象が重なって生じるために，基礎的た過程の解明には適当でない。そこで当研究室では格子欠陥に関する研究が最も進んでいるものの一つとしてAlを材料として選び，サイクロトロソによってα線を照射し，A1中にHeを注入している。このようにして間題を単純化することによって，He濃度の多少，冷聞加工の影響などを明らかにしようとしている。現在までの結果によると，He気泡の成長機構には二つある。一つはA1中の格子欠陥（転位，結晶粒界）密度が低く，単に高温で焼鈍したとき生じる過程の 照　射　損　傷でこのとき，He気泡は結晶粒内に均一に核生成し，その後は気泡白体のプラウソ運動による酔歩中に相互に衝突合体L成長する。（写真左）。このとき注目されるのは，気泡の大きさがこのよ’うな高温においても平均直径で約200A程度に抑えられることである。He濃度を43pPmから87ppmに高めると，気泡の大きさはほとんど変らず，密度が増す。軽度の加工を与えると転位網が形成され，He気泡の核生成サイトが著しく増すために，気泡の大きさが徴細化し，電顕観察によってはほとんど認められなくなる。　他の成長機構は結晶粒界のSweep－0utによ．るものである。結晶粒界が再結晶や粒成長によって移動するとき，微小な気泡が粒界上にかき集められ，合体することによって粗大化する。写真右はその例で，平均直径が500～1000A程度となり，大きな気泡が観察される。この粒界sWeep－0utによるHe気泡の粗大化は軽度の加工の如何にかかわらず，またHe濃度の高低にかかわらず認められた。　実際の原子炉においては，照射によって形成された原子空孔，格子間原子，転位ループなどとHe気泡問の相互作用が存在するし，温度勾配，応力勾配，クリープなどによって上記と異たるHe気泡の成長機構が存在し，非常に複雑な過程となる。このような現象の解卿こは本実験によって得られたような基礎的た知識が有用であるし・また諾種の工夫を加えることによって，高速炉におげる過程に近づけることも可能と考えられる。　なお，この実験は理化学研究所金属物理研究室との共同研究である。　　　　　　　　　　　　　　　　　　写真　A1中のHe気泡左He；43pPm，600℃（＝O．94Tm，Tm：融点），1hr　右He；43pPm，8％引張歪，645℃（＝O．98Tm），1％hr研究成果の秋季学・協会発表（口頭）その2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　榔名は略称で，○同］は発表巻を示す。発表遡圓　担当老都 発　　表　　鰹　　国 担　当　者　目本鉄鋼協会◇脇流層遼元における粒質分布お　よびが旺の影響◇一方向凝鰯した商速度工具鋼鋼　塊の凝顧組繊◇固体遼元剤混合ペレットの焼成　炉実験◇高圧下での鍋のマルテソサイト　変態におよぽす添加泥索の影響◇18Niマルェージ鋼の機械的性　質におよぼすBeの影響◇オースフォーム鏑の徴細組繊と　機械自勺性質◇遊星圧延機で圧延Lた王8Crス　テソレス鍋板の佳質◇浸族窒化ガスにおけるRNヨの　挙動◇連続製鋼のユ2屯操業について（金材技研式連続製鋼法に関する　研究一w）◇低炭繁鋼のクリープの形状効果　について◇アーク溶解時における溶鉄中へ　の窒素および水索溶解畳にっい　て　溶接学会◇アーク溶解時における窒索溶解　最（溶鉄）におよぽす表面活栓　成分の影饗◇アーク溶解時におげるFeおよ　びA1中への水繁溶解最につい　て◇アーク溶解階におけるFe－Ta，　Fe＿Nb，Fe＿Co，Fe＿Mお去び　Fe－Si二元合金ヰ1への窒繋溶解　最○尾沢　正也　製錬　　　　稔　　・　兼胴　　　　　・　日下邦男特殊製鋼　石jl1英次郎　　〃○須藤　輿一　　・○大場　　章　製錬　関根窟美錫　　・○藤111ヨ　　　　鉄鋼　内山　　郁　　〃　鈴木　正敏　腐食○歴野　幽彦　鉄鋼　荒木　　透　所付○禾畑　　仁特研生　金毘　正鰍　鉄鋼　荒木　　透　所付○青木　拳夫　鉄鏑　金尾　正雄　　・　荒木　　透　所付○沼E日　英夫　鉄鏑　金尾　正搬　　・　荒木　　透　所付○渡辺　　敏　製冶　宮地　博文　　・○大久保　透　　・　田顕　　挾　　・　鈴木　正敏　腐食　倉部兵次郎　製冶　中州　龍一工薬化　上田　　　　　〃○背松　史郎　　・　ほか5名○八木　晃一　材試　久保　　　　・　禰本　　保○字田　雅広　溶接　大野　　悟　　・○字囲　大野○字固　大野　字刷○大野雅広　溶接　悟　　・雅広　悟雅広　悟◇試作単純系低合金鋼の溶披用　SH－CCT図におよぽすCrおよ　びM0の影響について◇灘板の片耐…励溶披に関する研　究（第2報）◇C形可変拘束ジグによる遅れ害11　れ試験について◇溶接部拘束応力ひずみ熱サイク　ル試験裟灘の開発とその応周例　について◇S20C淡素鋼の拡敵溶接につい　て◇電子ピーム溶接初蜘書の溶げ込　み（玉）◇水中におけるプラズマ溶接（そ　の3）◇マイク何プラズマアーク溶接に　関する研究（第2轍）◇50キロ級高張カ鋼溶接継手の疲　れ特栓について　第18回腐食防食討論会◇アルミニウムの陽極酸化皮男莫生　成におよぽすシュウ酸イオソの　影響◇中催水溶液中における陰分極下　の鋼の水索吸収に及ぼす電位お　よび促遼剤の影響◇中徴緩衝液中における鉄の不動　態に及ぼす硫酸イオソの影響◇高濃度硫酸申における鉄の陽極　酸化　電気化学協会　　（溶融塩イヒ学討論会）◇溶融硝酸銀一硝酸ルビシウム系の　液閥越籔力法による輸率の測定◇フツ化物系溶融塩の照合電極◇パルスNMR法による漆融塩の　拡敵係数の測定◇PbO－GeO。系の2，3の物性◇R夏法による融解塩の払散係数　の測定（第2報アルカリ硝酸塩　巾のAgの測定）　　　　道夫○券1ヨ井孝騒　　　　道夫　繭川　　摩　岡［王1　幽宮本　栄○安B］克彦　　　　遭夫　醐11　淳○村松　由樹　　　　遭炎　繭／11　　’」」○頴娃一夫○圧1沼　欣司　橘木　達哉○入江　宏定　橘本　達哉○蓬井　　淳　衣川　純一　背　　泰夫　蓮井　　淳○橘島　　盆　俊々木悦鍔○二瓶　正俊○欄田　芳雄　　　　敏郎　小林小玉　俊砂1禍細　　豊O1潤1王1雅年　河村　籾拳○鈴木　　正　　　　和孝Ol・1・1村　恵吉　　　　和孝○小山ぽ1了三　黒沢　利夫　籾1嬬　哲夫　萩原　尚甥　河村　和孝○安藤　　勉（※以下次号総溶按　〃特研生漆錐　〃　〃l1特班生溶接材試鱗食　〃〃化学　〃製鋏特研生化学原炉◇短信◇柳橘哲夫（製錬研究部長）　　　　文部省（山形大学）へ出向田中稔（鉄製鋏第2研究室長）　　　製錬研究都長に昇任　　　鉄製錬第2研究室長併任　　以上 46．10．！　イ寸正誤表　金材技研ニュースNo・互O（遜巻第王54号）の2頁右段，写真説明下からi行，2行昌　　正　　（b〕一般溶製鋼材　　　　写真　高速度鍋の組織誤（b）］般溶装鋼材　写真　中炭素鋼切肖1j時の工異面状態　　　　　　　遜巻　第155号繍集兼発行人林　　　　弘印　　刷奥村印刷株式会杜　　　　　　　東京都千代囲区西郁個1－1－4発行所　科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　　東京都昌黒区申層黒2丁圓3番ヱ2号　　　　　　　電誘　東京（03）719－2271（代表）　　　　　　　郵便番号（153）一4一