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[NRIMNews1989-05.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/bd0b49b1-fa0d-4216-a0e6-92022cf09e84/download)

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漆原 英二

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[金材技研ニュース 1989 No.5](https://mdr.nims.go.jp/datasets/585196e6-6266-418f-8dad-a997b4678a8b)

## Fulltext

金属技研ニュース　1989　No.5i①一．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〇一10－〇一眈○眈ωEo．但≧聖三…ω…Z－ooω］0f←■・1989合金の設計、将来ほ人工知能で／中問温痘でも強いNi基耐熱合金／安い触媒でTiB。ひげ結晶を製造／組織表／筑波支所、満十劇二金属材料開発のための知識べ一スシステムコンピュータに新材料の設計ができるか？　現代は，情報化社会といわれる。科学技術の急速な発展によって人類の知識は加速度的に増加し，研究成果の情報は莫大な量にのぽっている。一方，情報を処理するコンピュータも機能の向上には目を見張るものがあリ，普及台数も価格の低下によって著しく増加している。こうしたことから，科学技術の研究に人工知能（A　I）技術を利用しようと試みるのは，当然の流れといえる。　科学技術庁では，科学技術振興調整費研究「化学物質設計等支援のための知識べ一スシステムに関する研究」を，昭和61年度からスタートさせた。このプロジェクトは，課題名のとおり化学物質の設計（要求を満足する組成や構造の決定）をおもな目的としている。現在の人工知能システムで扱う知識は，〃～肋θη～（もし～ならば～である）という形のものが最も一般的である。化学物質は，「○○化合物の△△基を××基で置換すると毒性が増加する」といったように，知識が〃～肋θη～で表現しやすいことと，構造自体がはっきりしていてその組合わせが無限に考えられることから，この課題はコンピュータを利用した知識べ一スシステムの研究に最適といえる。　当研究所もこのプロジェクトに参加し，金属材料の開発を目指した知識べ一スシステムの研究に着手している。人類の文明とともに長い歴史を歩んできた金属材料は，膨大な経験的知識の上に立って杜会の隅々まで広く使用されている。しかし，構造が極めて記述しにくいことなどで論理的な解明はまだ不充分であって，材料設計の極めて狭い範囲でコンピュータを利用できるに過ぎない。このように，多くのあいまいさを含む金属材料分野の知識を，原理原貝1」から整理すること（トップダウン）は労多くしてメリットが少ない。そこで最先端の研究論文を集めて，その内容を知識べ一スに入力するという方法（ボトムアップ）を採用した。現在までに，ニッケル基の超耐熱合金に関する論文の内容を論理的に検索できるような，対話型のシステムを完成させた。これは，一見文献データベースと同じように見えるが，質問に対して論文の結論を論理的に判断して解答することと，更に相矛盾する結論の存在なども指摘する機能を持っている点で，格段に進んでいる。現在のシステム｛よ，それ白体は材料設計を行うものではないが，質問に答えて材料開発のヒントを提供するものとして，研究者には貴重な存在となろう。　この知識べ一スシステムは，単なる検索機能だけではなく設計上の聞題の解決などに適した機能も持っているKAUSという知識表現言語を利用している。今後，基礎知識を付け加えるなど更に機能を充実させて，研究者の発想を支援する強力な手段に育てるとともに，将来は新材料の設計も行える人工知能システムに発展させる計画である。1高温・中温強度が優れているニッケノレ基耐熱合金今後の焦点は延性の改善一　ジェット・エンジンの動翼は約1000℃以上の高温における強度が必要であるので，現在の大型ジェット機用エンジンの動翼は，ニッケル基の鋳造単結晶合金で作られている。上記の単結晶合金は，γ（ガンマ）相と呼ばれる面心立方のニッケル基合金単結晶を作り，その中に変形低抗が温度の上昇とともに増加するγ’（ガンマプライム）相と呼ばれる面心立方のニッケルとアルミニウムの金属間化合物を細かく析出させたものであるが，ジェット・エンジンの性能向上に伴なって，将来は更に耐熱性の優れた合金が必要とされている。　当研究所では，現在使われている前記単結晶合金よりも大幅に高温強度が優れている酸化物分散強化型ニッケル基合金を開発（金材技研ニュース，1985年，Nα1参照〕しているが，この合金は約800－90ポCの中温における強度が前記単結晶合金には及ばなかった。夕一ビン勲翼で一番力が加わるのは，動翼根元の約80ト90b℃の中温部分であるので，中温強度も優れている酸化物分散強化型合金を開発する必要がある。　そこで，当研究所が先に開発したニッケル基鋳造合金の設計法を利用してγ’量を広い範囲でいろいろ変えたニッケル基耐熱合金（5Cr－12W－Ni）の組成を決定し，この組成の合金に高温強度を大きくするために細かい酸化イットリウムを一様に　　　　　ユ0ヨ（　2ご匿10一控姦　5毒ト⊃　2へ　10ヨ　　　　　ρ35㎏fノ㎜！　！850℃　　／18㎏f／㎜11050℃→　　！／　1／γ　　　　35　　　45　　　55　　　65　　　75　　　　　　γ’量（vol．％〕嵩温・中温でのクリープ破断試験の結果分散させた合金を機械的合金化法で作った。機械的合金化法とは，合金を構成する成分の粉末を強カボールミルに入れ，粉砕・圧着の繰返しで合金化させる方法で，得られた合金粉末を軟鋼製の缶に真空封入して押出し後熱処理し，構造材料に重要な特性の一つであるクリープ破断時問（寿命）を高温（1050℃）と中温（85ぴC）で調べた。　中温での寿命がγ’量の増大とともに急激に増大しているのは，γ’相が中温強度を増大させる作用を持っていることのぽかに，γ’量55％以下の含金と65％以上の合金とでは，繊維集合組織の方位が違うことも大きく関係している。この分散強化型合金の中温における寿命は850℃ではまだ前記単結晶合金に及ばないが，900℃ではγ’量75％の合金は単結晶合金よりも優れている。なお，高温の寿命はいずれのγ’量の含金でも単結晶合金よりはるかに大きく，問題はない。クリープ破断試験後の合金を破断面に近いところで切ってその断面の組織を電子顕微鏡で調べると，積層欠陥の存在を示す縞模様がγ’相の中を横切ってγ’相とγ相の境界で止まっているのがわかった。このことから，この合金が中温でも強いのは転位がγ’相を通り抜けにくいということで説明できる。　前記単結晶合金ではγ’量の少ないものほど延性が大きい。この分散強化型合金はどの温度でもγ一量55％の合金が最も延性が大きいが，それでも単結晶合金よりは延性が悪い。動翼用の材料としては延性のいっそうの改善が望まれる。　　　　　　’‘　　　　、　焦’　　　　　　二・中温クリープ破断試験後の断面の電子顕微鏡写真　　　（γ’量65％，800℃，50㎏f／㎜！）ホウ化チタン・ウイスカの能率的な製造方法ニッケルーチタン合金を触媒に使用　金属ホウ化物は，金属原子とホウ素原子の組成比によって鎖状格子（例：TiB），二重鎖状格子（例：Ta富B・），六角網目格子（例：TiB。），三次元格子（例：CaB・）など，特異な構造の化含物を作る。これらの中で，一般にニホウ化物は最も融点が高く，化学的にも安定である。特に，チタンのニホウ化物TiB・は高い硬度と優れた靱性のほか，高い電気伝導度と熱伝導度を持つことから，焼結工具やセラミック繊維分散強化合金におけるセラミック繊維の表面被覆材としてなど，いろいろな利用が検討されている。　TiB・は、従来粉末，薄膜，単結晶などいろいろな形態のものが作られているが，ウイスカ（ひげ結晶ともいう）は得られていなかった。ウイスカとは繊維状に成長した細い単結晶のことで，欠陥がほとんどなくて完全結品に近く，通常の方法で作った欠陥のある材料よりも強度が数倍も大きい。したがって，TiB・ウイスカは繊維分散強化合金への利用が期待されるほか，導電性や熱伝導性を持ったセラミック系あるいは高分子系複合材料への利用も考えられる。更に，極く細いTiB。ウイスカは，高速スイッチング素子などの用途が考えられる一次元的電気伝導性を示すのではないかという興味も持たれている。　こうしたことから，当研究所ではTiB。ウイスカの製造法の研究を続けており，先に白金粒子を触TiB。の特性融　　一点 2980℃比抵抗 9×10■呂Ωmヤング率曲げ強度 4，3×1O11N／m里‡　25kg／mm2‡ヌープ硬さ 3250㎏／・im2舳＊焼結体の値，＊＊単絡昇1の値媒に使用すること二より化学蒸着法でTiB。ウイスカの製造に成功（金材技研ニュース，1987年，Nα12参照）しているが，このたぴ，白金よりも安くてしかも性能が優れている触媒を発見し，TiB。ウイスカを能率的に製造できる見通しを得た。この方法を簡単に説明すると，四塩化チタンTiCl。と三シュウ化ホウ素BBr富をそれぞれ0℃に保った蒸発器に入れ，それらのガスを水素ガスで希釈して反応管に導く。反応管内には，触媒を付けた黒鉛製の基板を1000℃に保って置いてある。触媒としていろいろな金属や合金を使ってみたが，白金以外ではニッケルとチタンの合金（24．5at％Ni－Ti含金）だけが有効で，触媒粒子が存在する部分だけに選択的にTiB。が繊維状に成長（有効な触媒粒子がないと薄膜ができる）して，ウイスカとなった。　得られたウイスカの直径は数nmから数百nm，長さは長いもので数十μmであって，電子線回折によりTiB。であることが確認されている。ウイスカ先端の小球は、触媒に使用したNi－Ti合金粒子である。これらのことから，結晶成長温度で液体となっている触媒粒子にチタンとホウ素の原子が気相から吸収されてTi－B－Ni三元含金の液滴が生成し，これから固体のT1B。が析出しながら次第に液滴を押出すというVLS（気一液一固）機構でウイスカが成長していくことがわかった。　　　　㍉屯　　　　　　　　　一ノlu＼LT旧・ウイスカの靱子顕微鏡写真と聰子線回折図形3一組　織　表 （平成元年4月1E1現在）所長 申川龍一科学研究富 新屠禾i］籍支所長 岡田徽年欝庶会企披理　部務計繭術課課課諜材料・言式，験薬矛努蓋粟奥一井幸儒獺屍雄孝松㎝秀勝漆原英二中村　　実魚谷賢治基礎物性研究部　　　音　川　明　艦　第1研究室　第2研究室　松本武彦　第3猟究室　大河内　　真　第4研究室（併）吉川明激機能特性研究部　　　佐々木　靖　男　第1研究室　椛原節男　第2概究室（併）佼々木靖努第3研究室第4研究室第5研究室材料設計研究部　第　1研究室　第2研究室　第3猟究室　第4研究室反応制御研究都　第1研究室　第2研究室　第3研究室　第4研究室組織制御研究部　第1研究室　第2研究室　第3研究室　第4研究室　第5研究室　第6研究室申谷　　功天野宗幸塩蘭一路山崎遺夫星本健一一u」縣敏博　　　功新井　　隆音松史蝪　　　章長谷111良　佑森申　　功大場　　章申村治方佐藤　　彰囲顕　　挟嗣凹　　明北原　　繁入江宏定三丼達郎計測解析研究部　　　古　林　英　一　第玉研究室（併）古　林　英　一　第2研究室　増囲千利　第3破究室　田村良雄　第4研究室　犬河内春乃損傷機構研究部　第三研究室　第2研究室　第3研究室　第4研究室西島　　敏山口暮！、二新谷紀雄藤井哲雄斎藤鉄哉一管　理　課力学犠性破究部　第1研究室　第2棚＝究室　第3耐干多£峯茎　第4研究室表而界繭制御研究部　第1研究室　第2研究室　第3棚二究室　第4研究室第1研究グループ　第1サブグループ　第2サブグ）レープ　第3サブグ）レープ　第4サブグ）レープ　第5サブグ）レープ　第6サブグ）レープ第2併究グループ石橘倫幸河　部義邦貝　沼　紀　夫鈴木　　正畔I村森彦角㎝方衛ノ」・」l1葱一誇原一紘中村恵吉小1〕信行前1≡日　弘囲中吉秋戸叶一正井」二　廉・和蘭　　仁佐藤充典石111圭介自石春樹第1サブクループ（併）白　石　春　樹第2サブグループ　　庫’本　直　樹第3サブグループ　野1羽哲二第4サブグループ　㎜辺龍彦環境性能研究部　第1研究室　第2研究室　第3研究室　第4研究室　第5研究窒脳中予秋松嗣三郎金澤健二八木晃］小玉俊明太㎜昭彦第3研究グループ　　辻　本　得　蔵　第エサブグ）レープ（併）辻本得蔵　第2サブグ）レープ　　武　井　　　厚　第3サブクリレープ　海江蘭義也　第4サブグループ（併）辻　本　得　蔵第4猟究グループ　　小　口　　　醇　第1サブグントプ武田徽　第2サブグループ　毘澤正也　第3サブグループ　　村　松　補　治第5研究グループ　武内月月之　第ヱサブグントプ　門馬義雄　第2サブグ）レープ　　永　圖　徳　雄　第3サブグループ　　ニ　瓶　正　俊一4一トピツクス　　　十周年を迎えた筑波支所　当研究所の筑波支所は，昭和54年3月20日に発足して以来，満10年を経過しました。科学万博からつくば市の誕生へと様変わりする中にあって，筑波支所は1課・2研究部・2研究グループ，職員数100人の規模に成長しました。また，超電導材料をはじめとする新材料開発等の研究成果は，広く国の内外から高い評価をいただいています。　筑波支所十周年の平成元年は，当研究所の筑波全面移転計画が正式にスタートする移転計画元年でもあります。本年を当研究所発展のための一つのステップとして，全職員いっそう研究に励む覚悟をしております。十周年の挨拶をする岡田・筑波支所長好評だつた科学技術週間行事　当研究所では，科学技術週問行事の一環として，本所（4月18日）及び筑波支所（4月20日）を一般公開し，科学技術庁主催の「第6回科学技術いろいろ展」（4月11日～14日，東京・晴海）に出展参加した。　一般公開では，本所約400名，筑波支所約700名の来訪があり，第一線の研究者による研究内容の説明やデモンストレーションなどに，大勢の来訪者が深い興味を示していた。また，本所においては，来訪者からの専門的な質問に応じるために設けた技術相談コーナーにも，多数の相談が寄せられた。　科学技術いろいろ展は，本年も，“TechnologyJapan’89展”（日本工業新聞社主催）の会場内で開催され，非常に多数の人が熱心に参観した。特に，超電導，新材料，材料信頼性を中心に展示した当研究所のコーナーは，連日注目を集めた。　いずれの行事も，当研究所の最先端研究の成果を紹介したもので，非常に好評であった。箏〔特許出願速報〕出願番号 発　明　の　名　称63．12．16　63－316504　銑鉄中の有価元素の分離回収法63．12．27　63－329978　Ti焼結用母合金q3．12－2763－329979Al－Ti系焼結用母合金63．12．27　63－329980　Ti－Al－V系焼結合金用母合金63．12．2763－329981Ti－Al－Fe系焼結合金用母合金1．1．10　01－003060　画像処理フィルター装置1．1．17　01－005887　セラミックホーンを用いた超音波　　　　　　　　　発振装置出願日．18．19．1－16．1．11．3．1O出願番号01－O0762801－O1042601－02075401－03725801－0464680ユー046469O1－056112発　明　の　名　称酸化物超伝導テープ状線材の製造法薄膜製造装置　一引上げ連続鋳造法とその装置Bi系酸化物超電導休の製造法高強度Ni基単結晶耐熱合金Mn添加TiA1金属間化合物の溶解鋳造方法単結晶モリブデンの拡散接合方法◆短信◆○受費　第2咽市村費・功績蟹　材料設喬十研究部　山縣敏博　材料設計研究部　原囲広史　「Ni基超耐熱合金の含金設計法の開発及びそれを用いた新鋳造含金の開発と実用化に関する研究」によリ，平成元年4月28日，上記の賞を受けた。●外国人研究員の受入れ氏名Roland8ays所　属　スイス　ローザンヌエ科大学テーマ　MTi形状記憶含金の医療用用途鵠発期　閲　平成元年3月I6日～9別5日氏　　名　　H，K，D．H．Bhade5hia所属イギリスケンブリッジ大学テーマ　イオンビーム法による薄膜表面における　　　特異な電気伝導特性の変化機構の解明に　　　関する基礎的研究期　問　平成元年3月19賓～3月3工日民名SatidTherdkiattiku1所　属　タイ　タイ科学技術研究所テーマ　大気暴露試験を用いた金属材料の耐食性　　　言平‘蘭芋支崩サ期　闘　平成元年3月23日～5∫ヨ1畑氏名GiovanniMaizza所　属　イタリア　トリノエ科大学テーマ　照射環境における材料表繭化学に闘する　　　研究期　問　平成元年3月24日～平成2年3月23臼氏名Arunlfl＝risch所属西ドイツマックスプランク金属研究所テーマ　国1祭協力による微小重力下での物理，化　　　学及ぴ生体現象の解明に闘する猟究期　閥　平成元年3月27日～3月31日氏名RobertAshleyCarolan所属イギリスコーネル大学テーマ　電子線リソグラフィーによる損傷過桜の　　　解明に関する研究期　聞　平成元年3月27B～平成3年3月26日●海外出張氏 名 所 属 鰯 闇 行　　先 用 務入江 宏定 組織制御研究部 1 3 7～1 3．18 オーストラりア 趨商瀞熱源禾1j用による表繭改質に関する研究沼澤 健則 第1研究グループ 1 3 I0～1 5．13 アメリカ 趨強磁界マグネットに関する個別璽要臓際共剛珊究増田 千利 喬十測解析研究部 玉 3 17～1 3．26 アメリカ 第7酬オ料破壊獲1際会議升臼］ 博之 環境性能研究部 玉 3 18～1 3．26 アメリカ 第7圃材料破壊国際会議戸叶 一正 第1研究グループ 工 3 19～1 3．29 アメり力 1989年米1垂1物理学会羽多野 毅 表蘭界衝制御研究部 玉 3 31～2 3．30 オランダ 酸化物趨電導薄膜の含成と物性測定に関する研究石川 圭介 第玉研究グループ 1 雀 1～1 4．7 アメりカ VAMAS團際共1那珊究瀬見 雄孝 鰯鰐部／ 玉 4，10～1 4．工9 昨園金属溶接学共圃研究の取りまと嗣田 明 め　　　　　遜拳第365号発行蕨科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　予呈53東京都團黒区申畠黒2－3一呈2　　　　TEL（03）719－2271，FAX（03）792－3337　　　　　工夢成元年5月発行繍礫兼発行人　　　漆原英二印　扇1」株式会社三典印刷一6