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[NRIMNews1987-11.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/b79d300f-1221-4a80-8637-0a69d0cf7c29/download)

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木村 良

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[金材技研ニュース 1987 No.11](https://mdr.nims.go.jp/datasets/778ab8e6-f126-4e1a-bb4f-7b1896273ca3)

## Fulltext

i①一．ゼEoo一一〇〔ω〔o．ρ○コーooo－o“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←■1N0．11金属材料技術研究所実環境下の材料寿命予測に向けて成果が期待される室蘭港岸壁での疲労試験　21世紀の科学技術の大きな柱の一つとして，エネルギーや各種資源の確保など，海洋空問の利用があげられており，そのための準備が進められている。現在でも，大陸棚における石油の掘削プラントなど，多くの海洋構造物が稼働している。これらの構造物が使用される実際の環境は，海水による腐食作用や，気象に依存して不規則に変動する波浪による荷重の作用など，複雑で厳しいものである。このような実際の環境下での構造物の破損事故の発生を未然に防止するためには，設計段階での材料寿命の予測が極めて重要になる。　現在，材料寿命の予測手法に関する実験室的な考え方は，腐食によって材料表面に小孔が生成し，そこから外力によって疲労き裂か進展して破壊に至る一連のプロセスでほぽ説明されている。これを上に述べた海洋環境に代表される実際の環境下に応用し，さらに高度化を進めるためには，実際の環境下での基礎的強度データが必須であるが，現在まで，このようなデータはほとんど得られていない。そのため，これらの構造物については，設計段階での安全卒を過大に設定するなど，旧態依然の方策をとらざるを得ないのが現状である。　当研究所では，波浪の不規則変動荷重を受ける海洋環境中での「実環境実荷重疲労試験」を昭和62年2月から開始し，実際の環境下での材料の疲労寿命予測手法を確立す一るための基礎的研究に取組んでいる。写真は，このために試作して室蘭港岸壁に設置した実環境実荷重疲労試験装置である。海中に設置した大きな親浮きに多数の試験片を取付け，波浪による不規貝1」な変動荷重が子浮きを介して個々の試験片に作用するようになっている。　この試験から得られる多くの知見は，海洋環境のみでなく，橋や建築物など一般の公共構造物への遭用も可能と考えられ，その成果が期待される。目1ポ，いクーム1㌔二＼　’二）＼イ写真　稼働中の実環境実荷重疲労試験装置1水素貯蔵合金をわずか数秒で製造多孔質金属間化合物の合成に自己燃焼法が威力　白已燃焼法（自己伝播高温合成法，金材技研ニュース，1986年，Nα11参照）は，混合した原料粉末の問の化学反応による発熱を利用して，外部から特別高温に加熱することなく，極めて短時問に無機化合物を合成する方法である。当研究所では，この方法で形状記一臆合金NiTiや軽量耐熱合金TiA1などの金属問化合物をはじめ，TiB2，B4Cなどのホウ化物や炭化物の合成に成功している。　写真は，今回新たに合成に成功したジルコニウムとニッケルの金属間化合物ZrNiである。ZrNiは，水素化物の生成によって水素を貯蔵する水素貯蔵合金として，水素の吸収・放出の速度が大きく，水素の貯蔵量も多く，活性化すなわち初回の水素化が容易で，不純物ガスによる性能劣化が少ないなどの多くの特長をもった含金である。しかしながら，ほかの水素貯蔵含金も同様であるが，従来の製造法では高周波誘導炉や真空アーク炉などで溶解して鋳造した後，表面積を大きくして水素との反応の速度を増大させるために所定の大きさに破砕しなければならず，工程数が多くて製造に時問を要した。これに対して白己燃焼法では，写真で分るように層状をした多孔質体が得られ，その写真　白己燃焼法で合成した水素貯蔵合金ZrNi　　　（直径17㎜，長さ30㎜）形態は合成の際の条件，たとえば雰囲気の温度，るつぽへの粉末の充損密度，粉末の形状と粒度などにより変えることができる。このことは，水素貯蔵含金として使用するのに適した表面積の大きいZrNiを，原料粉末から直接製造できることを意味しており，製造工程の大幅な短縮が可能である。　図は，Zr粉末とNi粉末の1：1混合物を石英るつぽに充損し，真空中において10ぴCに予熱して上部に点火し，燃焼反応を自己伝播させて合成したZrNiの水素圧力一組成等温曲線である。燃焼反応は数秒で完了した。熱処理後のZrNiの水素貯蔵特性は，従来のアーク溶解・鋳造・破砕の工程を経て作ったものと比較して，遜色なかった。　このように，自己燃焼法は外部からの高温加熱の省略によるエネルギー節約のみでなく，粉末を出発原料とするので偏析がなく，反応が極めて短時問で完了するのでるつぼからの汚染の恐れもなく，さらに使用に適した形態のものを直接得ることも可能であるめで，より広範囲の分野への応用が期待される。1o昔Ioヨ｛）1〇一出牒く紫101岸工O呈lO1水素化脱水素化　4　4／1／　　〃　　■ノ　　　　■一■ア■ク溶解法によるもの　□’ノ　／／／■11’／〃　　　Ol．02．03．O　　　　　　　　　　H／ZrM図　自己燃焼法で合成したZrNiの250℃における　　水素貯蔵特性（900℃，24時間熱処理材）スポットニュース超塑性加工に適した高比強度チタン合金　趨塑性とは，材料の組織および変形の条件を適切に逮定したときに，その長さの数倍も仰ぴる現象である。この状態で変形させると材料の加工歩留まリを大幅に肉上できるので，軽くて強い（比強度が高い）が力口工健が悪い丁恰金の趨塑性特性を改善する研究が進められている。当研究所では，これまでの概究でTi含金がα梱（六方晶）とβ相（体心立方晶）と呼ばれる結縄構造の異なる2種類の相を，850℃において玉：玉に近い割含で含むときに，超塑健特性が優れていることを兇いだしている。　今回は，さらにα相を固溶強化する元葉とβ相を安定化する元素の種類と量を，含金設計法により最遮化させて，趨蚊陛特性と引張特性を機：しく改善することに成功しだ曲新しく闘発したGT－60含金（Ti－7，2Al－0．5Sr1．0Zr一工．8V－0．5Mo－0．9Cr－3．2Fe）の850℃における超塑惟特性は伸びが550％、最大変形応力が2kgf／㎜m2，30ぴCにおける引弓長字等11生は上ヒ強度カ｛31kgf／㎜m2／9／㎝3，仲びがヱ2．7％で，次世代産業基盤技術研究開発制度による研究プロジェクトの開発国標を上回っている。　　　　　酸化物超電導体の　　　　　新しいテープ化法　当研究所では，イットリウムーバリウムー銅一酸素系高漱趨電導体1YBa2Cu307＿工をテープ化するための，新しい技術を開発した。この方法では，まず炭酸バリウムと酸化イットリウムの漉含粉末を溶媒に加えたものを，鋼テーブに塗布して乾燥する。次にこれを酸化1性雰聞気申で約900℃に力11熱すると，YBa2Cu307一工層が形成される。　この方法は極めて簡便で，長尺化が容易である上に、中心部に未反応の銅層を残すと巻線に必要な遭度な曲げが可能となるので，マグネット用線材の製造法として非常に有望である。現花は超電導開始漱度が95Kであるが，さらに性能を向上するよう製造条件を検討している。くB固COヨ十Y20ヨ）Cu娃板YB舶Cu茗0一＿J欝900℃X20分⇒　　　　　　　　　C・！0層図　酸化物趨電導体テープの製造過秋　　　加工困難な材料の加工法を　　　研究する装置を開発　当研究所では，高真空やアルゴンガスなどの不活性雰囲気申において，加熱・冷却な．どの熱的条件と，応力・ひずみ状態などの機械的条件を任意に組含わせて，加工条件と材料の力学的特性との相互関係を精密に調べることができる，コンピュータ制御方式の試験装置を開発した。　この装置の主要な言式験治具はファインセラミックス製で，高簡波加熱・ガス急冷方式によ＾）最高工800Kまで加熱できるようになっている。また，最大負荷能カは620kNで，試験速度は毎秒1μmから0．2mまで可変である。　将米の1鮒熱材料として期待されている金属閲化合物やセラミックスなどのいわゆる難加工性材料は，熱的および機械的条件を巌密に制御した場含に初めて成形加工が可能であり、さらにこのような加工によって精密に舳卸されたミクロ級織が得られるならば，新しい特性をもつ材料を作りだせる可能性が大きい。　したがって，Ti－A1基軽最耐熱金属間化含物の剖胤加工性や，加工によって組織が制御された材料の室瀞での力学特惟について，この試験装置を使用して研究を進めている。〔出願公開発明の紹介〕　　　　　　　　　　　　　　特開昭61－207553　極低温用非磁牲鋼　　　　　　　　　　　　　　昭和6ユ年9月玉3日　本発明は，Fe一（23～30％）Ni一（13～16％）Cr一（1．5～3％）Ti一（1～3％）Moに更に3～15％のMnを加えた常温から20K以下の極低温領域において商い強度を有し，かつ非磁性である極低淵、用非磁性鋼に関するものである。　本発1明によれば，極低溢領域と高磁場申でも磁化量が小さいので磁場を擾乱させることなく，また大きな電磁力によって部材に生じる応力も小さくすることができる。従って構造部材として使用する際に，負荷応カを従来の合金に比べ低めに設計することができ，材料の節約，構造部材の軽量化が可能となる。更に非磁性化及び溶接性を良くするために添加する元素は化学的に安定なMnであるので従来の設備をそのまま使用して製造できる等の経済的効果も大きいことから，趨電導発電ローター材や核融合炉用趨電導磁石等の極低温機播類の支持材料として利用されることが期待される。　素粉末混合法によるチタン　特開昭和62－4804　合金の製造方法　　　　　　昭和62年ユ月10倶　本発明は，構成金属元素粉末を混含，圧粉成型，奥空焼結して製造した焼結チタン含金を、更に焼入れし，かつ80ぴC以上の高温で熱間静水圧プレス（HIP）するチタン合金の製造方法に関するものである。　本発明によれば，焼結チタン含金を焼入れ，かつHIP処理することで，含金申に存在する残留空隙が除去され高密度化することができる竈更に粒界には粗い層状のα相が存在せず，均質かつ微細なα十β二相組織が形成されることから延性，撒性が向」二し，疲労強度も大幅に向上させることができる。したがって、比強度が高く，靱性，鮒食性，鮒熱性等に優れた理想的な材料であリながら，溶解，鍛造，切削性などに間題があったチタン含金を歩留りよく容易に製造でき，航空，宇宙，原子力等の分野で使用される材料として利用されることが期待される。◆短　信◆●海外出張　吉原　一紘　構造制御研究部　第1研究室長　ECASIA87（第2圓表面・界面分析ヨーロッパ会議）に出席のため10月工7日から10月25臼まで西ドイツヘ出張した。　土佐　正弘　構造制御研究部第工研究室研究員　第10圃CVD国際会議に出席のため10月17日から1O月25日までアメリカヘ出張した。　藤耕　忠行　機能材料研究部　主任研究官・　1耐熱金属単結晶材料に関する講演のため10月18日から10月24臼まで韓国へ出張した。　平岡　和雄　溶接概究部　主任研究官　コンピュータ利用による溶接技術および材料選択に関しての講義のため10月7日から10月23日まで中国へ出張した。　八木　晃一　クリープ試験部　第2試験室長　VAMASクリープき裂成長に関する会議に出席のため10月1mから1O月19臼までフランスヘ出張した。　自石　春樹　原子炉材料研究部長　第3圓核融含炉材料国際会議に出席のため10月2昌から10則蝸まで西ドイツヘ出張した。　阿部蜜士雄　原子炉材料研究部　主任研究官　第3回核融含炉材料国際会議に出席のため10月2日からI0月10臼まで西ドイツヘ出張した。　中薗根祐司　極低淑機器材料研究グループ　　　　　　　主任研究官　ノースウエスタン大学へ長期在外研究員として昭和62年10月工日から昭和63年9月30日までアメり力へ留学する。　　　　　　通巻　第3垂7号繍集兼発行人、木村良印　棚株式会社．三興印刷　　　　　　東京翻新宿区億濃町12　　　　　　電誘東京（03）359－384至（代表）発行所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　東京郷目黒区申目黒2丁目3番玉2号　　　　　　　　　東京（03）7呈9－227〕代表）　　　　　　郵便番号　153