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[NRIMNews1988-11.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/b6a6877a-c135-479d-9e24-324d5a3270da/download)

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木村 良

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[金材技研ニュース 1988 No.11](https://mdr.nims.go.jp/datasets/4dc7176f-8dc2-4fbc-89be-d8acbbb3906e)

## Fulltext

七Φ一．：ピEoo一一〇⊂ω⊂o．oo］一〇〇〇．o0＝あ○蜆oo．］o－Eo－ooo］10’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈餉Eo．但≧里三…ω…Z－o○餉］○工←■1㎜．11金属材料技術研究所組成を連続的に変えた傾斜機能材料製造技術の確立へ2方法を研究中　21世紀の宇宙輸送手段として期待される自力での水平離着陸が可能なスペースプレーン構想では，大気圏内を超高速で飛ぶと，空気との摩擦で機体の表面は2000℃以上の高温になると予想されている。金属をこうした高温から保護する方法としては，耐熱性のセラミックスを表面に張り付けることが考えられる。しかしながら，金属とセラミックスとでは熱膨張率が違うので界面に無理が生じてひぴ割れたリ，剥げ落ちたつする心配がある。　このような苛酷な環境に耐える材料を作るのには単純な複合化では不可能で、新しい技術が必要になる。熱膨張卒が金属とセラミックスの中問的な材料を問に狭んで張り合わせると無理は少なくなるが，この考え方を押し進めたのが傾斜機能材料である。組成を連続的に変化させてはっきつした界面をなくすと，熱膨張率などの特性すなわち機能も連続的に変化するので無理が生じない。　科学技術庁では，熱応力に強い耐熱材料として金属からセラミックスヘ組成が連続的に変化した材料を作るプロジェクトを，科学技術振興調整費研究で進めている。このプロジェクトでは，（1）金属蒸気一ガス反応法，（2）粉末冶金法、（3）溶射法，および（4）自己発熱法の4つの製造方法を取り上げている。当研究所は，このうちの（1〕と（3）の方法を担当している。　金属の蒸気と窒素やアセチレンなどとの反応の割合を変化させて金属からセラミックスヘ連続的に組成を変化させる（1）の方法では，チタンから炭化チタンヘ，クロムから窒化クロムヘ連続的に変化した材料を得ている。また，金属とセラミックスの粉末の割合を変化させながらプラズマ溶射を行う（3）の方法では，ニッケルクロム合金からアルミナまたはジルコニアヘと連続変化した材料を得ており，それらの特性の測定に着手している。　傾斜機能材料は，耐熱用の材料だけではない。半導体とセラミックス，金属とプラスチックス，あるいは同じ材料で繊密なものと多孔質のものの組合せなども可能で，電子機器材料や生体材料などへの応用も期待されている。界」止1i●●●●OOOO●●●●OOOO●●●●OOOO●●●●OOOO●●●●OOOO●●●●OOOO●●●●OOOO’舳　　蝶．ソクス●●●●OOOO●O●●O●OO●●●O●○OO●●O●O●OO●●●O●O●O●●O●OOOO●●●O●OO○複合材料（左）と傾斜機能材料（右）圧廷中の変態で組織の制御ができる結晶の向きを予測する理論を実験でも証明　金属材料の磁性，加工惟，強さなどは，結轟1の1f1］き（方位）によって大きく違うことがある。したがって，糸吉縞が好ましいr自］きに二そろった材料を作るために，塑性変形や符結熟を矛I」用して金属材料の組織を制御する技術が開発されてきた。　鋼のγ相からα相へのマルテンサイト変態では，1側のγ楯の結晶から生まれるα稲の結晶は，24の異なった向きのものがあってよいとされている。このような異なった胸きの締晶のことを，バリアント（兇弟晶）という。実際には，このすべてが常に生成するわけではなく眼られたものだけが現れる。金属材料の組織はどの向きの結爆1が生成するかで決まるので，この避択現象を解明して制御できるようにな一れば，好ましい特性の材料を作り出す技術として不，岬できる。　当研究所では，解明されていなかったこの選択現象を説明できる理論とシミュレーション・ソフトを，新しく開発した。変態で生まれる新しい結縞は変態前の結晶格子が変形したものであるが，その変形の一都（ベイン変形）を圧延の力が助ける度合いの最も大きい向きの結晶が選択自勺に坐成するというのが，この理論の姥礎になるモデルである。この考えによれば，2垂の向きの結晶のうち亙いに1右］きが近い8個をまとめて1つとみなし，全体で3つのバリアントが存魂1するという新しい概念が生まれる。これにより，解析の大幅な榊喀　円1姪舳1㌔“　　1・雌1市i1莚1f沽1…ll化が実現し，糾織維11御法としての実用性も増大した。変態の本質的な諾性質とも矛盾していないこの選択理論による予測が正しいことは，最近行った実駿により証明することができた。　この新しい理論によれば，γ梱のr古〕きをそろえた鋼をα棚に変態する漁度で測＝1畑三猛し，圧延の力が作用している1晋1にα欄に変態させてしまうと，これよりも高い猟度で熱閥圧延して距延が終了してからα棚に変態させる適常の方法とは異なって，結晶の向きがそろった組織になる。このような圧延を実行した締果を，緒県の1古1きを表すけ001極、1紅図で示す。γ梱の鋼を緒馴IO（有下図の実線立方体締晶のY轍）に沿って圧延しながら変態させると，元のγ梱立方体の底而（l1OO1繭の1つ）内で約45「珂転したα梱の緒総群（実線）だけが，予洩■1どおり選択的に生成した。これに対して圧延後に変態させると、底倣1に墾直な2つの側繭（ともに11001耐内でそれぞれ約45。圓転した残り2つの系吉晶耕（鎖線と点線）も一締に現れた。　結晶の陶きの避択現象をうまく説明できるこの理論によれば，圧延を実行する槻度を選ぷだけで，結繊の1市］きがそろった材料を作ることができる。また，加工や熱処理と変態を組み合わせて材料内の残留応’力の状態を積極的に調整することも可能で，マルテンサイト変態を利用した形状記憶合金の性能向」二にも宥力な手段となろう。へ1234　　　　　　　　12　　　　　　　！、　　（＼　｛へ！　　　　　黙1・．一■！ノー1圧延と変態で生成するα相結晶の向きを示すlm；極点図（数字はX線の強度，○は搬初コ0つγ桐ヨの　｛100≡　τ酎正0つ弟』きを示す。圧延・1］変態では実線のみ1＝篶現した、、）　　ll001極点図の見方　繍晶の11001繭に班故な方1三i］を酬刮）のように半球の内剛こ投影し，その半球繭を平らに広げた図（1〕）が11001極一1担図。l1OO1耐こ垂衡な方内は，実線の立方体結晶では○印で，これ．をX－Y噸内で45「亘1転させた破線の立方体繍1器1では○印で表示される。X－Z，Y－Z耐判で固転させると，1＝二弓周や中心以外にも11001極点が現れる。X線の灰射独度で11001廊の存花壌1＝を表す。（肛〕　　　　　　　　　Y　　　　　　　→4迂’xj、　、一、16、、■　　・　1　　　’’　　　　1　　　’共　1　　Y』　l　　　1　411舳、。、しZw　　　　　　◎　　　　　　　　X洲jj　　　　Y’’方1チlj　　　　■／b〕スポヅトニュース薄膜表面の反応を明らかに、新測定システム　当研究所は，薄膜などの表蘭における素反応を精密に測定するシステムを開発した。索反熔とは，複雑な化学反応を構成している一，基本自勺反応のこと。吸着，脱離，偏析などの素反応の解閉は，潮焚状機能素子の製造やその特倍腕」二のために板めて重要である。　新しい精密測定システムは，表繭の電子構造や化学縞合状態を調べる光電予分光分析雑，微小頒域の組成分布を調べるオージェ電子分光分析撚，深さ方1チi］の分析に用いるアルゴンイオンスパッタ銃などの測定装横に，薄膜を作るための蒸蒲装置が組み含わされている。したがって，常に超商奥空に保ったままで加熱、蒸蒲，分析などの一連の操作を行うことができる。　このシステムを用いて，まず単結繊の表繭における反応を調べてみた。酸素と硫焚を含んでいる鉄の単結繊を加熱すると，最初に内部の酸素が表繭に偏析してきて鉄と結含する。つづいて，内都の硫黄が鉄と駿素の結合を破壊しながら表繭に偏析し，そオしに伴って酸素が表繭から消失していくという一連の素反応で脱酸が進行していることを確認することができた。熱衝撃で材料が壊れるメカニズムを探る　将来のエネルギー源である核融含炉の炉壁材料は，単位耐糞当りに受ける熱競（熱流束）が卦…常に大きい苛酪な条件で使用される。このような局限自勺環境に耐える材料を粥発するためには，材料が商い熱流束下でどのようにして破壊するかを詳しく突1］っておくことが必要である。　当研究所では，高融点金属，黒鉛，セラミックス被覆材などが1腐澗的に極めて高い熱流東にさらされたときに，どのような挙動をするかを調べている。その結梁，例えば厚さ1㎜の黒鉛に篭予ビームを1秒榊照射した熱衝撃試駿では，約10Mw／m2以上の熱流束で熱応力による破壊が起きること，異方性が大きいものほど熱衝撃に独いこと，密度が比較的小さくて軟かいもののほうが密度が大きくて硬いものよりも壊れにくいこと，などがわかった。　一方，コンピュータを用いて材料中の漱度と応力の分布の1瞬間的変化を計算し，材料が熱応力で破壊する条件をシミニ・レーション言式験で求めた結果では，黒鉛の破壊は，材料の周辺あるいは材料中心部裏側に発生する引張応力によって起きることがわかった。　　　銀超微粉のガス放出挙動、　　　触媒作用も示唆　趨微粉は比表繭積が非常に大きくて表繭の活性が強いので，空気に触れると急激に酸化して発火の危険がある。そこで，適常は微最の酸素を含む不活性ガスの中で表蘭をゆっくり酸化し，趨微粉を安定化する。図は安定化した銀の趨微粉を，奥空1＝1］でカ■1熱したときのおもなガスの放出競を，質最分析計で測定した繍果である。　同じガスでも異なった温度にピークが現れるのは，1吸蒲していたガスがそのまま出てきたのと，加熱司11に反応して生成したガスとがあるため。このほかに，微簸ながらメタンなどの炭化水素も認められた。こうしたガスの生成は竈製造条件（方法や墓雰1囲会て）　芭こもイ衣存　二二しており，使用冒；…自勺によっては注意やする必要があることを示すとともに，　　　　　　　　　　　　　　痩1C）銀超微粉の触媒作用も示している。　銀超微粉のガス脱離鎖線〔特許紹介〕モリブデン巨大粒または単結晶及びその製造方法発明者　　藤井忠行　　平岡　裕公　告　　昭和62年8月5日　　昭62－35999特　　　　昭和63年1月29日　　剃420928号　本発明は，モリブデンにカルシウムまたはマグネシウムの元素0，003～O，06原子％，もしくは澗元素O．00トO．12原子％禽有するものからなるモリブデン巨大粒または単結晶に関するもので，モリブデンの粉を，熱問または高猟で圧延等により任意の形状に成形した後，1800℃以上，モリブデン融点未満の温度で焼鈍して，モリブデン巨大粒または単結晶を製造する方法である。　高滞強度に優れた耐熱材料として期待されるモりブデンの最大の欠一点は，粒界が腕いことにある。特に室温以下での成形加工性は極めて悪く，また高漱での使用に際しても結県粒の＊ll．大化に伴い再結馴危性を起こし，耐熱材料としての特質を十分に発揮することができない。従って粒界のないモリブデン巨大粒または単結黒が要望されているむ　本発明によれば，粒界のない大きな任意形状の巨大粒または単結畿が得られ，IC基板材料，原子炉・核融含炉の炉材，遜常炉の発熱体，ルツボまたは電子部品に使用した場含粒界脆性がないため，消粍するまで使用が可能となり，その利用分野は≡講＝しく拡大されることが期孝替さオしる。セラミック粒子分散アルミニウム鋳造合金の製造法発明者　　禽都兵次郎　　大沢嘉昭　　菊地政郎公　告　　昭和62年7月29日　　昭62－34818特　許　　昭和63年玉月29賞　　第工420945号　本発明は，アルミニウム粉末とセラミック粒予の混含粉末を掩斡しながら昇温して溶解するセラミック粒子分散アルミニウム鋳造含金の製造法に闘するものである。　従来，このような含金の製造法としては，セラミック粒子をアルミニウム粉末に分敵させた後，これを溶解する方法が行われている。しかしこの混含粉をそのまま溶解すると，遜常セラミック粒子は工0μm以下の微粒子が使用されているため均一に分散させることが困燃であった。このため，混合時に，スチーノレボールと共に倣烈に推枠してアルミニウム粉末111コにセラミック粒予を埋め込んだ状態とした後，溶解する等の煩雑な手瀬を要していた。　本発明によれば，特殊な装置，乎段を嬰することなく，簡便な艦辛1棚根の使用のみでアルミニウム合金中にセラミック粒子が均一に分散した材料カ｛窄手らオし，稚養々の榛奨布戎的一性質カ寸改三薄さオした寺隻ぞチオオの製造技術として広く不1」用されることが期待される。◆短　信◆●海外出張　告松史朗　反応制御桝究普脹　渡辺敏昭　反応捌御併究郡第Hj1＝究室研究榊カ　「州］科学披術協定に基づく共1｛珊＝究打合せ」のため，9削81ヨから10月けほで一＝1二1圃へ出張　農塚　功　材料設1汁研究郁雛3研究素授　「1耐熱含金に閥する第7則韮1際金議」舳席等のため，9月I8臼から工0月2ヨまでアメりカヘと止1張　新居和嘉　「VAMAS錦9固運衡委長迂会」等舳舷のため，9j二121ヒ1から9月291＝ヨまでアメり力へ舳長　塚本　進　組織制御棚：究都三i三舳冴究官　「繍4固電子ビーム・レーザビーム溶捌］…1際金議」ll．脇等・のため，9’＝ヨ241ヨから10」三17111はでフランス，漉ドイツヘ1」・脹　中谷　功　機能特仰研究普1嚇3桝究案俊　「SL－Jミッション撚3［頁1代表研究者会議」搬席のため，9♪ヨ261二1から正0JヨHヨまで’アメリカヘ　　　　　　遡一巻雛359努繍1燦兼発行人　木村良1司1　　荊111株式会社三興印刷　　　　　　災芳ミ欄；莱斤布葺1X蘭邊上…1看晒I王12－1－18　　　　　　聯舌　（03〕2θ5－5991（代表）発行所科学技術庁金属材料技術研究所乍匠希号　（03）7王9－2271（｛」t望冬1）螂　　便　　箭　努　　至53