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[NRIMNews1991-10.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/be9a1d3a-c24a-4fd0-8b1c-9486e9566694/download)

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真鍋 烈

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[金材技研ニュース 1991 No.10](https://mdr.nims.go.jp/datasets/514d9f06-e7a6-4be4-8fda-555b90d9b435)

## Fulltext

金属技研ニュース　1991　No.10i〇一．ゼE①o一一〇〔ω⊂o．oo］一〇〇〇一〇〇＝あ○眈oo一］o－Eo－ooO］一〇〇’0E0f000眈o〇一一〇〇一〇一蜆○蜆ωEo．由≧里三…ω…Z－ooω］0f←■1材料強度評価システム■耐熱性軽■高強度材料／超電導酸化物の電子状態／結晶性SiC膜／漏洩磁束探傷センサ／研究発表会記漬要旨DIMS（材料強度評価システム）を開発　　設計・製作技術者にも研究者並の材料知識を　当研究所は，現在までに蓄積している材料強度に関する膨大な量のデータと知識を利用して，対話形式の研究支援材料強度評価システムDIMS串を独自に開発した。DIMSの最新バージョンは，写真に示したメインメニューのように，データファイルとして材料データ，機械的性質データ，高サイクル疲労データ，低サイクル疲労データ，疲労き裂伝ぱデータ，およびクリープ破断データを含んでいる。（‡Dialogica1lntegrated　systemfor　Materials　Strength　database）DlMSのメインメニュー（左上）と回転曲げ疲労限崖の予測例（右下）萎1萎議1燵し　DIMSは研究者が白分のために使うことを目的としていることから，市販されている通常のデータベースとは異なり，検索能力よりも検索した結果の評価と解析に重点を置いて構築してある。したがって，材料強度関係の最新の知見を基に，最適と思われるデータ解析法で各種の材料特性を定量化した解析評価データファイルが付属している。通常のデータ検索とこのデータファイルとを組み合わせることにより，A4版で700ぺ一ジにも達するデータと知識とから，必要な特性を簡単に予測するこ’とができる。材料には化学組成と熱処理温度が通常明示されているので，これさえ入力すれば，例えば回転曲げ疲労限度の推定値がただちに求められて，画面内に数値で表示される。　　　　　　　　　現在，このシステムは開発者グループのネットワーク上で利用されている段階であるが，外部機関との共同研究で，DIMSを利用した機械設計システムの開発も進めている。これが完成すれば，設計・製作に携わる技術者が材料に関して研究者並の知識を持つようになる。その結果，構造物の信頼性が格段に向上するので，安全性の確保に大きく貢献することができる。高温用チタン基複合材料の開発耐熱性粒子の分散で高温特性を大幅に改善　宇宙往還機のような超高速飛翔体の機体やエンジンには，100ぴCまでの高沮度域において，優れた強度特性を示す耐熱性軽量高強度材料が必要不可欠である。しかしながら，既存の軽量高強度合金，例えばチタン（Ti）合金では，60ぴCを超えると急激に軟化するために，このような条件を満足するには至っていない。　合金の高温強度を改善する方法の一つに，耐熱性の粒子や繊縦を強化材として，合金中に分散させる方法がある。しかし，溶融合金中に強化材を加えて凝固させると，破壊の起一点になりやすい厚い反応層が基質（マトりツクス）と強化材の界面に杉成される傾向があり，充分な効果を得るのは難かしい。こうしたことから，当研究所ではマトリックスと強化材とを固相で接含する粉末冶金法を利用して，高沮特性の優れた粒子強化複含材料を創製する研究を進めている。　一例を紹介すると，高淵用チタン合金として広く使用されてい．るTi－6Al－2Sn－4Zr－2Mo合金（Ti－6242）の球形粉末（粒径100～230μm）と，チタン・アルミニウム金属問化合物（TiA1）の球形粉末（平均粒径100μm）とを均一に混合し，熱問静水圧プレス（HIP）により930℃で約100MPaの圧力を3時問加えて，粒子強化複合材料を作った。Ti－6242マトりツクス中にTiA1強化材を30vol．％含んでいるものの高淋引張強さおよびクリープ強さは，Ti一昌冒迂『巾6　　　1650℃1芯力1196MPa6242単独の場合よりも著しく高い値を示しており，高温強度改善の効果が明瞭に認められた。この複合材料の組織を調べると，マトリックス中に強化材が元の球形を保ったまま分散しており，界面に厚い反応層は生成していなかった。このことも，高温特性の改善に大きく寄与していると考えられる。　これらの球形粉末は、Ti－6242あるいはTiA1の消耗電極を高速回転（20，000rpm以下）させながら，その下端をヘリウムのアークプラズマで加熱し，生成した融液を遠心力によりヘリウム雰囲気中に飛散させて作ったものである。この回転電極法では，合金は高温の溶融状態から超急冷凝固される。したがって，固溶眼を超えた多量の元素や偏析しやすい成分を均質に含んだ合金粉末を作ることも可能で，通常の溶解法で合金を製造する場合よりも，組成選択の幅が広がる。　超急冷凝固によるこの利点を生かして，従来は考えられていなかった多量の含金元素の添加や微細希土類酸化物の均一分散などにより，マトリックス合金自体の特性を改善する研究も行っている。更に，高温特性の優れているセラミックス粒子を強化材に使用することも検討しており，これらプロセスめ組合わせにより，600－100ぴCの温度域で使用可能な，耐熱性軽量高強度材料の実現を目指している。Ti－6242Ti－6242＋30vo1％TiAl　0102030405060　　　　　　　　11寺　問　（h）TiAlの分散で改讐されたTi合金のクリープ特性Ti合金マトリックス中に球形TiAlが分散Lている粒子強化複合材料の組繊写真スポヅトニュース　　電子状態から高温超電導機構の　　解明へ　趨電導になる1臨界幌度TCが液体窒素溢度の77Kよりも高いイットリウム系酸化物趨電導体としては，γcが約90KのYBa2Cu307（Y123）とTcが約80KのYBa2Cu408（Y124）とがあり，両駿化物の構造や物性の類似性・非類似性が，高溢趨電導機構の解明との関連で注冒されている。当研究所でも，莉酸化物について，伝鱒現象の鍵を握っているフェルミ面（伝導にあずかる電子が形作る等エネルギー面）を圃体電子論から求めるなどして，電子状態の違いを中心に理論的な研究を進めている。　両酸化物の類似性としては，結晶内のCu－O平面の電子状態やホール係数（電流と磁場とで電圧が発生する程度）にはほとんど違いがないこと，などが明らかになった。一方，非類似性としては，Cu－O鎖の電子状態，特に酸葉のp状態のエネルギー雑位に大きな違いが認められて，Y123は容易に酸素欠艦を生じY124では酸素欠損を生じにくいという実験事実を定性的に説明し得ることや，常伝導状態ではY124はY123よりも物性の異方性が強いと予想されること，などがわかってきた。　　　光CVD法で結晶性SiC膜の　　　合成に成功　結晶性SiC（炭化ケイ素）膜は400℃以上の高猟でも半導体特性が劣化せず，しかも放射線損傷に強いので，原子炉環境で用いる半導休材料として有望である。結鳥性SiC膜はプラズマCVD（化学蒸着）法やスパッタ法で作られているが，イ才ン衝艦や不純物混入による欠陥生成が闘題であった。低欠陥膜を得る含成法としては光分解を利用する光CVD法が知られているが，低瀞反応であるために，締熟性SiC膜よりも性能が低い非鳥質膜しか得られていなかったむ　当研究所では，光CVD法で結晶性S1C膜を含成する研究を進めていたが，金属，セラミックス，有機材料等の姥板表繭にあらかじめ炭素を単原子層以上の厚さに蒸蒲しておけば，基板温度が250℃以下の低温でも結晶性SiC膜が得られることを見いだした血　例えば基板としてポりエチレン膜上に炭素を10nmの厚さに難着したものを使用した場含，ジシランとアセチレンの漉含ガスを合成原料とし，エキシマレーザによる波長193ηmの紫外線で光分解を行わせると，結晶粒径が巌大50nmのβ型SiCからなる多結晶膜が生成した。　　　微小欠陥検出用磁気センサの　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表面に言，1帆を摘つ鉄鋤オ料を磁化すると，撃，lj　　　最適設計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　れから磁束が空気昨に漏洩する。ホール素予なセンサ1〃」　ム、　　　　　、　／　　　　　　＼　　　‘　　一　　　　、　　　　　　＼　　　　、　’‘〉〆＼＼＼　！　〆、　＼　、、　　！　　、　、　1r、　　　、　一＿＿一　　　　、　、　、　一一一一一　＼、　㌧　＼＼　　　　　　＿　　、＼　　　　』一一一一■、‘一■一．一■一一’ど磁気を電気に変えるセンサを材料と梱対的に移動させ，この漏洩磁束を測定して表繭欠陥を検出するのが，漏洩磁東探傷法である。　当研究所は漏洩磁束探傷におけるセンサ寸法〃，欠陥寸法6，1貝1j定高さんなどが潴洩磁東の垂直成分β・の1贋11定傲に及ぽす影響を詳綱に調べて，定最的な関係式を導いた。微小欠陥の検出能力を向上するためにはセンサを小さくする必要があるが，この関係式によりセンサの寸法を最遭に設計することが可能になった。創立35周年記念金属材料技術研究所研究発表会の御案内　当金脚；オ’料技術研究所では，所輿の研究活動をより広く御理解いただき，その成果を御榊1肩願うために，毎年研究発表会を開催しております。当研究所の創並3蝸年に当たります本年度は，新材料創製の斑一“、（研究として取i）級んでいる「趨篭導披術（マルチコアプロジェクト）」，「新含成披術による材料創製」，および「金属閉化含物材料のi洲発」を主魑として遊び，これら3分蜘こおける当研究砺の撤新の研究成果を，午前と午後にわたって発炎いたします。皆様方の御来聴をいただきたく，御案内1寺1し上げます。（聴I識削弍11，御来場の方に壮概饗集を差し」二げます）E1時：平成3年11月14日（木）玉O：玉ト且7：00会場：金属材料技術研究所　　　　　　策京榔1ヨ黒区中目貞幸ミ2－3－12　電蓄刮3－3719－2271（l1簑㍗言1ミ砦工簑鳩簑統；倣よ㌶鮒㍍以手線j甑蜘榊徒歩玉5分）勢プログラム勢1015～10：25　あいさつ　　　　　　　　所長新居和嘉　　　　　　　　　　　一超電導技術（マルチコアプロジェクト）＝1025～ヱ2：25（座長：筑波支所長岡国雅年）1　禽温超電導材料の高性能化　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第1研究グループ総含棚＝究宵　前　田　　　弘　　高槻超篭導体が発兇されて以来5年が経過し，一時の異常な1臨界胤度搬争は一段落した。塊在は，　商淋超電導の発現機椛に係わる基礎物性をはじめ，応禰と実用化を覆指した研究開発が蒲実に進行し　ている。ここでは，ビスマス系駿化物超電導体を1李］心に，その材料化・応瑚化を図っていく」二におい　て，特件的にあるいは含成上，どのような特微や問纏があるかを明らかにするとともに，今後の発展　性について述べる。2　酸化物超電導体の線材化と成膜技術　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表繭界脳制御研究音1帳戸叶一正　　当研究所は，1駿化物趨電導体を各種の電力機総やエレクトロニクスに応用するのに必要な，材料学　的研究や姥盤技術の開発を行っている。既に，ビスマス系駿化物趨電導体のドクターブレード法やデ　ィップコート法によるテープ化・高電流密度化，積層熊蒲法による繊造剛切の制御などに成功してい　る壇ここでは，これらの研究開発の現状を繍介し，更に将米腿望についても触れる。3　超強磁界マグネットシステムの闘発とその応用　　　　　　　　　　　　　　　　　　第工研究グループ第3サブグループリーダー井」：廉　　　　　　　　　　　　　　評価，解析などには、従来の磁界レベルを趨えた趨強磁界が必要である。　当研究所では，国際的な共同棚二究等への活閑を目的とし，パルス状の趨強磁界を発生する80丁級ロン　グパルスマグネット，大きな空閥に定常磁界を発生する20丁級大口径趨電導マグネット，定常強磁界　の40丁級ハイブリッドマグネット，および時閲的空1帥勺に磁界が均一な趨精密磁弊マグネットの開発　を進めている。これらのマグネットの闘発とその応用について述べる。12：2ト13：30休憩＝新合成技術による材料創製＝13：30～王5：30 2，雌物性砺究郁長吉川明静）4　燃焼合成法による化合物材料の製造　　　　　　　　　　　　　　　　　鵜3研究グループ第3サブグルーブリーダー海江囲義也　　2禰獺以」二の物質の閲の反応熱を利用して化合物を製造するのが，燃焼含成法である。当研究所は，酸化物や金属閥化含物を，この方法で含成する披術を闘発した。特に，TiMの燃焼含成では，従来法　で作ったものと嗣等以上の性能を持・つ形状記憶材料を，二に業的に生産し得ることが実証された。本講　滅では，鮒究開発の現状と，燃焼含成法で実際に生産している材料の特性について腿望する。5　気相一液相一固相反応によるウイスカの作製　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　機能特性恢究部鏑3研究室長中谷　功　物質のサイズを極端に小さくしていくと，日徽我々が層にする塊状物質とは籍しく異なった惟質をホすようになる。当侃究所では不純物微粒予をl1筒いたCVD法により，ホウ化チタンの極細単結脇（ウ　イスカ）を気棚一液棚一1酬11反応で成長させるのに成功した。本講波では，ホウ化チタンウイスカの作製法とその締紬学的例1質についての研究成果を紹介し，導電材料や複合材非≡ト等への応用について展望する。6　液滴エピタキシ法による擬ゼロ次元半導体の創製　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表繭弊耐11」御研究部第3研究室畏小口信行　　半導体の微締繊を洲の半蜘本で埋め込んだ幟造，これが超単色半導体レーザ等に螂待される競子チト　芦棚と1呼ばれる擬ゼロ次元半導体材料である。当研究所では，この新しい人工物質を作製する方法と　して，微小液滴を利閉する締縞成媛法一液滴エピタキシ法を閉発した。ここでは，この液滴エピタキ　シ法を鮒介するとともに，擬ゼロ次元1Il－V族化含物半導体材料1淵発の今後についても腰望する。15：30～15140休憩＝金属間化合物材料の開発＝15．珪ト17：00　　：反応制稚1附究都長古林英一）7　軽盤耐熱丁；A1化合物の組織制御による高性能化　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　錦3研究グループ総含研究嘗辻本得蔵　　ここ10年ほどのr舳二、金燭化含物TiA1は脆いだけの物質から，螂例1加〕二などによりさまざまな形状　を付与できる商性能機．造材料へと変身した。T1A1に閥する搬近の巡展の一つは，TiA1－Ti3A12棚共　存領域の組成依存性を矛1岬した組織制御に基づいている。本講液では，凝圃制御・加工熱処理によっ　て得られる徽淋延惟改韓や超伽剖1発現など皇獅究所で閉発した技術を糊介し，将来の発展方1～を腿望する。8　一方向凝固による金属間化合物の室温延性改善　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　反応制御研究部節3棚1二究案慶平野敏拳　　金属閥化含物は，構造材料や機能材料に遮した多くの優れた特11‘llを持っているが，室む．、！で戦：しく脆　いために，実1三憎化されていないものが多い。当研究所では，フローティングゾーン法を1≡目いた一方向　凝［葦竈によリ凝1茜1組織を制御して、Ni3A一金属閉化含物の案お、、一延性を大幅に向、ヒさせる方法を兇出した。　60％以上の室沽，し引張り仰びを実現したこの新しい延牲改善法の，特徴と研究の成衆を繍介する。11月の研究発表 （国内分）学・協会名 騎催翔間 発　　表　　題　　圏 発表者（所属）圓本機械学会・材料 1王．1－1ユ．2 玉、i養着沽．〕氏サイクノレリ度ぢチのl1泰1i判イ衣辛事弓童’変……等何匝 L1．旧〃、二（推・脇）ほかカ学議演会（金沢・金沢大学）目本分析化掌会 ｝ユ、5～11．6 1．アルカリろ紙法による大気汚染分析とイオンク 縄±釧禽雄（環境）ほか研究懇談会（栃木県 ロマトグラフィー1崖芽連川11η’）表薗技術協会 1呈．6～11．8 1．反応例三イ才ンプレーティング法によって作製し 舳］ヨ　1削鶴3）ほか（つくば・工1薬披術 たNi－TiC襖含皮膜の剃11、織と特倣院筑波棚＝究センター〕 2．スパッタりング法によるマイクロアクチュエー イ1〒■1正！衆（鶴3）ほか夕一11月Ti－Ni彫；1犬蓄己憶潮燦の作製3．ADC12のアノード酸化挙動に及ぽす鋳造条件の 禰11B　姓（環境）ほか，」，ノ・I一｛目本分析化学会 王ユ．2卜王1．23 1．グロー放電質搬分析淡における水素浪含ガスの 斎淡守正（討舳ほか（束東・慶応火学） 効梁一2．イオン’交換分雛／ICP統分析法による商純度’欽 1．と」日11炎（討湛1j）ほか［辛1の不純物の多允誰同時定二；董セ低温工挙協会 11．25～l1．27 1．ディップコート法によるBi－2212シールド容撚 北［．二1｛二．1（繍1）ほかく榊戸’・神芦唯1際会 の作製粉体粉末冶金協会 ll．26～1l．28 1、腿総したNi－A1合金の1圭；然発熱特性 藤洲二一1忽行（反熔）ほか（1岡山・岡］」カルチ 2、ディップコート法Bi22工2テープ非オ 北口　｛lll（雛1）ほかヤーセンター） （I）一熱処理条件と趨電媒特惚3、テ’イ　ップコート…去Bi2212テープ孝オ 北〔］　｛二1二（第1）ほか（玉i）一一級コイル磁石の作製◆特許速報◆●出願発　明　の　名　称Ti／A1姥金属閉化含物の一裟遺方淡■駿化物幽’ぱ導線材のツヲ法出願1ヨ3．6，203．6．28出願番号03－I7469803－18垂058発　明　者　名寺寸杉ミ’押．1治11胴］＝蒜秋，小森和櫛，浅鮒稔久，約臼ヨ 鬼、，禰儀勝夫◆短信◆●外国人研究員の受入れ氏名趨秀平，金春吉、張　　　　　李　将禄●海外出張永曼，所’　／萬アーマ蜘］　1’畳・5jl1l・・1雌人災共利．1鰯　ハルピン帥範大学’金働・醤1化含物熱電材料の粥発に櫟jする研究平成3年8∫＝ヨ9ξ卜・平成3年1閉8臼氏名 所　属 期　　間 行　　先 馬　　　　務・外1王1博之 王糊雌能研究郁 3．8I10～3．8．工8 スイス連郷共和鰯 1義1際会議蜘絡㈱ll・健次 言十狽11解析研多竃郁 3，8，1ユ～3．8．I7 アメりカ 1ヨ11際会議舳絡松脇志延 第5研究グループ 3．8．18～3．8．27 l1l・　目…1 第71亘1アジア太平洋腐食会議舳絡松本武彦 荻礎物性研究部 3．8．26～3．9．8 ［韮1際会議舳絡1申谷　功 機能特性研究普11 3，8．27～3．9．1 アメりカ 窮61亘1スペースラブ3代表偏1＝究者金議発　　干f　1珊（本　　所）（彰王言淡父順」）科学技術庁金属材料技術研究所二F至53身ミ〕兼蓄1三目勇，≒IえI＝1＝】目芸I臭2－3r12TEL（03）3719－2271，FAX（03）3792－3337〒305茨城燥つくば市■『＝’現1－2一王TEL（0298）5ヱー63至1，PAX（0298）5王一杢556jj垂悉　参萬394」署・純；．集兼発行人1三π1　　珊1」　　阿干　　　　　　　玉i互万受3｛拝10月多看手f　　　　　　裏萎　垂概　　　　烈↓株式会社三興薫r1棚1勇迂房（泰π三莱斤窄蓑πZ1狗⊥1奇し牙雨E日2一玉一18