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吉村 浩

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[材技研ニュース 1960 No.14](https://mdr.nims.go.jp/datasets/b581ea50-138b-4ba7-a976-5ff5aa0db003)

## Fulltext

材技研ニュース　1960　No.14七〇一、出Eoo一一0E閉Eo一垣o］1oo－o0＝あ○餉oo一］o．Eo－ooO］’oo’0E0工oo○蜆o〇一10－〇一眈○眈餉Eo．ゼ≧里三…ω…Z－o○餉］0f←科学技術庁7960。α・金属材料技術研究所ガス反応研究用電子回折装置　種々の高温ガスによる金属材料の酸化や腐食の問題は航空機材料や化学工業用材料としての観点から最近とみに重要視されているが，このような材料の表面に出来た生成物の種類や出来方を調べるのに電子回折法を用いるのが便禾■」である。しかし従来は試料を電子回折装置外で反応を行わせ，冷却した後空気中にとり出してから調べる方法が多く行われていたので，試料は当然冷却の際の温度降下の影響や空気中の酸素や湿気の作用をある程度うけ，実際の生成物の状態を問接的に調べていたことになる。従つて反応の進行に伴つて変化するなまの表面状態を直接知るためには電子回折装置内で化学反応を行わせ，その表面変化の過程を高温下で観測しなげれぼならない・このような目的で第3部表面化学研究室では，このたび写真に示すようたガス反応研究用電子回折装置を完成した。　この装置の主要部分は試料を約100ぴCまで加熱出来るヒータを備えた試料保持器（写真A部），試料室に反応ガスを導くガス導入管と反応ガスによつて装置の高真空を舌Lさたいための排気系（写真B部），および反応ガス浄化装置と一定圧力のガスを導入するためのガス供総装置（写真C部）からなつている・反応中の試料から得られる電子回折像は蛍光板で眺めながら必要なところで写真を撮ることが出来るが，カメラ室（写真D部）に一は細隙を備えた蛍光板を付属し，またモーター駆動による乾板連続移動方式を採用しているので，回折像がつねに一様なデバイ環の場合には温度や時間による回折像の変化の模様を連続的に記録出来るようになつている。また反応ガスとLては酸素，水素，窒素，アルゴソなども使用出来るので金属の高温酸化ぼかりでなく窒化や相変態または酸化物の還元に伴う構造変化の過程などを調べることが出来る。　この装置はまた副坐能の電子レソズを使用しているので，ガス反応による変化過程の高分解能回折像（分解能指数5×10■6），高分散能回折像（ヵメラ距離約2米以上に拡大），陰影型電子顕微鏡像，顕徴回折像などの概察が可能である。加速電圧は50，75および100kVの3段切換で，通常の高倍率の電子顕徴銃としても使用出来るがガス反応の場合は50kVを使用している。ガス反応研究用電子回折装置クリープ・ラプチャー試験値のはらつき　近年1義蓄混材料の用途の’増加は著しく，それに伴い材料の発展，改良の研究も盛んに行われているこれらの材料の高撮性質の優劣をぎめる最も一般的な方法としてのクリーブ試験法あるいはクリーブ・ラブチヤー試験法も一応整理され肴剛こおいて焼格イヒされそいる。　しかしこれらの性質は非常にバラツキの多いものであり，高温で使j＝穐される装薩，構造物などの設計の際にこの一点をかなり考慮する必要がある。　また試験片寸法は規格には6，10・王2加mφと規定されているが，試験片■寸法が試験緒果に影響を・・ケえない限り，試験片の小さい方が鋳塊より試験片をとる場禽有利であり，また試験機の能力が小さくてすむ。その他クリーブ・ラプチャー試験に先立つて行われる素材の一定焼入処理淑度範囲内のバラツキのラブチャー時鮒こおよぽす影響を考えて兇る必要がある。　以」二の1；1的から第2榔熱処醜研究窒では三8Cr8Ni不銑鋼を，≡詞いクリーブ・ラブチャー強さのバラツキ，あわせてクリーブ・ラプチャー強さにおよぽす焼人処灘淑度の膨欝，試験片寸法の棚連による影欝などを調べた。　試験機の術爾精度，試験温度への昇汎，均熱，淑度綱御などはすべて規構内で実験を行つた。試激瀞度は650℃，応力は13，10kg／In皿2の2砥類である。　まず鍛初に王000oC～u00℃の間で焼入処理槻度の膨響を調べた。クリーブ・ラブチャー時閥，伸び共に焼入処理温度の衡い方が腐く，！ユ00℃までは漁度の．．L桝につれて低下し，それ以上の湿綴秘5㈱11竈㈱13クリ砺株野 OO鰍細111120222546　105x醤｛鴫麗〕　　　イ寧伽｛％，）　　　　　　　　つ；戸フ逸奏（％ノ騎闇 一’クリ砺株野 閣｛鴫麗〕　　　イ寧伽｛％，）　　　　　　　　つ；戸フ逸奏（％ノ騎闇）　　650℃，10kg／mm室でのクリープ・ラプチャー1跨1糺仰び，クリーヅ速度の度数分布短　　信　このたび矧＝三：された金麟材料披術研究所研究蛾沓鮒2巻第4努の掲救論文は8繍で下記のとおりで左〕る。◇亙e－N－CO－CO。系の平衡測定について◇奥空溶解炉で溶鍵した寧I拍受鋼について◇Cr孤耐熱禽金に関する研究（第互報）度では変化しない。王000oCでは1三00℃の場禽の破断時閥の約2借にたり，焼入処理の影欝はかなり顕籍であり，試験片繁材の熱処理には充分注意しなくてはならない。　次にクリープ・ラブチャr武験におけるパラツキを示す一例としてラプチャー時1湖，伸び，クリーブ速度の度数分布を王0kg／狐m2の応力の場合を，測王に，五3k9／㎜m2の応力の場含を関2に示す。　クリープ・ラプチャー時閥，仰び，クリーフロ速度の侑鮫限界を求めた緕巣99％の脩煩度で10kg／mm2の応力の場合には待々！24！時間59分±61時榊o分，14．7±2．脇，o．o0656±o．oo亙27％／時閥王3kg／測m2の応力の場禽には，喬々1631樹榊5分ニヒ王61時1言剖47ク｝，！．86ニヒ1．2496，o．0615＝ヒo．003296／時1≡渕となる。脩鮫隈媒の範脳の平均値に対する湘対自勺た綱禽はクリーブ・ラブチャー時閥は互0kg／m加2で±5．o％，玉3kg／mm2でニヒ10．5％，伸びは±三7，096，ニヒ6．7％，クリープ速度喜まニヒ19．珪96，ニヒ5．2％であり，ラブチャーl1排竈は長1榊当コ試験の方がバラツキの幾姶は少いが，伸びとクリープ速度は逝に短1時附試鮫の方が小さい。またこれらラブチャ…■峰閥，伸び，クリープ速度の1削こは特別に梱閥閑係はないと公つて’藻’支えない。　寸法効染の総災は6mmφと8mmφの討験片の1湖では，クリーブ・ラブチャー1≡排…「，伸び，クリーブ遮度の平均縦の藻は総められないo　しかし10m加φの場禽は．」1二記の炎験彼のバラツキが大きく平均傲の比校の対象とならない。　この原瀕としては試験パIの痩儀方1自］での煽析かあるいは、淋斗数の少いためと考えられる。繍拠炸η元・16375胞鮒24徽脳1脳2脳1ヨ1ヱ5組5ヱ15肥55055鎚ε7脳σグ』フラ猟一晴閥｛塒錫）　傭孤％｝　　　　クコトフ遼廣｛％パ欄〕グ』フラ猟一晴閥｛塒錫）　傭孤％｝　　　　クコトフ遼廣｛％パ欄〕図2　650oC，13kg／醐m里でのクリープ・ラプチャ申　11舳’竈，仰び，クリープ逃度の度数分祢　◇Tiα4の酸繁分解　◇Naの燕留精製　◇原二r炉’＝智ステンレス鋼の溶接熱サイクル途．1．二にお　　ける1酬艇側1に1装1する研究（雄2榊　◇原二r炉1三目オーステナイト系ステソレス鏑の溶嫉…垂剖　≡　　れに闘する研究（第2：轍）　◇高旧置子繍卿折による禽金鮫化皮渡の鰯察2　一一一アメリカ留学のメモからアメリカの研究機関第5部細井祐三　昭和33年1月より34年8月まで約1年半にわたり，米国のPennsy1vania　State　Uni▽ersityの冶金学教室に留学Lた。この問Br00khaven，Argonneの両原子力研究所をはじめ，ArmourResearch　Foundation，Batte11e　Memoria1Insti－tute等の研究所を見学L，米国の原子炉用金属材料研究の一端を知ることができた。ここには同大学冶金学教室における研究の現状および以上の研究所につき原子炉用金属材料研究の概要を中心に二・三記したいと思う。　Pe1msy1珊mia　S施te　Umiversityは地理的にPemsy1珊nia州のほぽ中央に位置し，Pitts・burghからは東北へ約200km，Phi1ade1phiaからは西北へ約300kmの地点，State　Co11egeと呼ぼれる人口2万人足らずの小さな町にある。ApPa－1achia山脈の山ふところに深くつつまれ，四季の変化，特に秋の紅葉は美しい。この大学は学生数は約16，000人，理工科部門，特にMinera1Indu－StrieSの関係各学科が優れている。また本大学が研究用のSwimIningP001の原子炉を持つていることはよく知られている。　冶金学教室ではHeadのDr・A・J・Sha1erをはじめ4人の教授，1人の準教授，1人の助教授の指導のもとに多くの研究が行われている。現在行われている研究の主なものは，CuおよびNiのE1ectrOdepOsitsの内部摩擦，異方性内応力等の測定，合金鋼および特殊鋼の研究としてはオーステナイト系Fe－Ni－Cr合金の熱間加工性に及ぽすCeの影響，Fe－C－Cr合金の焼戻脆性に及ぽすPの影響，マルテソサイト系ステソレス鋼のマルテンサイト変態前後における塑性変形が機械的性質に及ぼす影響等の諸研究が行われている。　また帯溶融法を応用して粉末冶金により製造したBe棒を純化し，ducti1e　Beを得る研究，粉末冶金によるAg－A1・0・のdispersion　hardeningにおける焼結雰囲気の浸透性，機械的性質に及ぽす影響，その他水素の鋼への浸透性，吸蔵性に及ぽす炭化物の形，量，冷問加工の影響，製鋼の際問題となる鉱津と耐火物の反応の基礎的研究としての金属酸化物（Mn酸化物，Fe酸化物，Si02，A1203etc．）の二元系三元系状態図の一連の研究および酸化物固溶体の親和力，活動度の測定，さらに物理冶金の関係では，純鉄の緩和スペクトル，高純度Fe－B合金の表面現象等の研究が進められている。以上のほかここでは，学生実験の際テレピジ自ソカメラを顕徴鏡にとりつけ，顕微鏡組織を受像機に写し出し，みんなが同時に同一組織を見ながら説明を聞くととのできるように工夫しているが，能率的な面白い試みであると思つた。Brookhave血Nati－○皿a1Lahoratoryの　　　　　＾’一冶金研究室では腐食お　ベソシルヴァニア州立大学よび耐食性の’研究が，かなりの比重を占めているように思われた。特に構造材料の腐食の問題としては，液体燃料使用の原子炉（LMFR）の設計に必要な基礎的データを得るために，液体燃科を電磁ポソプで環流させ質量移行の研究等を行つていた。液体燃料としてはBi－Zr－U系がとりあげられ，同系の平衡状態図，同合金による鋼の腐食およびこの腐食に対する鋼中へのA1およびTi添加の効果が調べられていた。その他低Cr鋼（5％Cr，0・5％Mo）の溶接部の腐食，鋼がBi－Zr－U系に浸される際，鋼の表面に生じるZr　NおよびZrCの結晶構造に関する研究，Na－Bi系合金の基礎的研究等が主なものと見うけられた。　Argomme　Nati011a1LaboratoryはBrook－haマenと共にアメリカの代表的な原子力研究所であり，Chicagoの郊外LemOntにある。同所の研究もBrookhavenと同様，物理学，化学，原子炉工学等をはじめ放射線医学，農学等あらゆる分野にわたつている。　冶金研究室においても原子炉のより進んだ型の設計や操作の際に生ずる実際的な冶金学的な問題のみならず基礎的な研究もかなり広範囲に行われている・合金の結晶構造，金属および合金に及ぽす中性子線照射の影響，合金への拡散理論の応用，単結晶に関する種々の問題，純金属の物哩恒数に関する研究等と共に，EBR－2の設計資料を得るために大規模な液体金属（Na－k）の環流装置を組み立て，腐食の実際的問題を検討していた。U合金の研究としてはU－2％Zr，U－5％Zr－1．5％Nb，U－Ti－Nb，U－3％Mo等の金相学的および加工の研究がすすめられ，その他UO。一6％Th02の治金学的研究，構造材としてのA1－1％Ni（×一8001）の研究，またZrの高温酸化の研究もかなり広範囲にとりあげられていた。　Ar］n■our　Researc〕h　Foi■血aatio皿　OよI11inoisInstitute　of　Techno1ogy　に付属し，Chicagoにあり科学工学関係の総合的な研究所である。研究老約350名，技術者約870名が9研究部にわかれて一3働いている。1年間に700件以」二の研究が行われ年閥綴究薮は14，000，000＄を越えるo　FiberMe㎏1至urgyの研究老Dr．Readの案内で冶金の研究部を見学した。この研究部は，次のような研究室より成つている。　　Physica玉Meta呈1urgy，App1ied　Meta11urgy，　Foundry　and　Stee1加aking，Nonferrous　Me－　ta三1urgy，Ex1：r盆ctive　Meta11urgy　and　Mine－　ra三Dressing，We玉di㎎Research，醐ectro－　che皿呈stfy，Powder　Metai至urgy，Reac言or　Me－　tauurgy，瓜征eta互1urgiCa玉PrOCeSSeS．　原予炉用金属材料の研究は主としてReaCtOr　Meta11urgyの研究室が申心とたり行つているが，その他Physica呈Meta11urgy，NonferrousMeta11urgy，We1di㎎Research等の各研究室でもそれぞれの概究室の特色に従つて研究をすすめている。Reactor　Me言a11岨gy研究室では，核燃料の研究，特にU基合金のStabilityの間魑，跨闘一温度一変態幽線の研究，ジルカ皿イ被覆の燃料素のカ胃圧水中における腐食の研究，耐熱含金のOrder－Disorderに及ぽす中性子線照射の影欝，W基合金の研究が行われ，We1dingResearch研究窒では，約g00oCの液体状Na中で耐え得るステソレス鋼とイソコネルとの醐藪付の研究，丁三よびZrの鍋へのクラッド等が中心に行われ，童’たNonfem鵬Meta11urgyでは主として強力新含金の研究がすすめられ，原予炉材料に関係あるものとしては，Be，Nb，Ti，Zr，Li，V，A1基倉金の機械的性質に闘する研究が行われていた。Zr基合金の平衡状態図，Zrおよび丁呈の水索による脆化の閥魑も取扱われ，高溶融点金鰯の奥空溶解の蔽究も盛んであつた。Phys呈ca亘Meta互1urgy研究室の原子炉材料研究はNb－O，Nb－CおよびMgとH，Zr，丁王等の平衡状態図の研究が主なもののようであつた。　Gordon　Batte11eの意志により1929年に設立された腕tte亘1e　Me㎜or三aH皿sti耐eは，アメリカのC0至u加bus，Ohi0のみならず，ドイツのFr独kfurt，スイスのGenevaにも支所を持つ大きな総倉研究所である。C〇三u狐busには約2700人が仕鄭こ従薮している。　研究はAr加our　R．F．と同じく喬分野にわたり20の研究舳こ分れている。　冶金の研究部はMeta11鮒g三ca1Research　forthe　Chemica1Industry，A11oy　Deve1op1皿ent，No阯ferrous　Physica1　］Mleta11urgy，Stee王，Corros三〇n－Res呈stant，Heat－Resistant　and　S担pera至旦oys，Tita一孤i1ユ加and　Zirconiu狐，Copper－base　A1ioys，L｛ght　繍簾発行人　　　書　　司寸　　　浩　　　　発　行印 棚　　奥村印刷株式会杜　　　東京郷千代舳幻蝸旧Meta1s，We1ding　Braz圭ng　a鶯d　So玉dering，Foむn・dry　Techn〇三〇9y，Precious　and　Unus1ユa1Met訟王s，Metal　Wcrki㎎，So胴S倣e　Meta王1urgyの14研究室よりなり金属のあらゆる1≡剛遜ととりくんでいる。原予炉／＝掲金燭材料は沓研究室がその晦攻分野に応じて遜当に分担し研究をすす汐）ている。研究対象としている金属はU，Zr，Nb，Be等をはじめ炉用金鰯として珂能妃1三のあるほとんどすべての金属およびその合金あるいは酸化物，セラミック等につき，物理冶金学的に，金梱学約にあるいは機械的性質，腐食の閥趣等喬方術から研究が行われている。たとへばZrの物理冶金学約研究，Zrの溶解加工に関する燃究，Zrの商混酸化，Zr－MoおよびZr一酌基含金の時効硬化，沃化Vに関する研究，Nb含金の研究，燃料要素および雛造材へのクラッドあるいはコーティソグの研究，またBe，Nb，Th，U，Zr．ヒヘのA1の電着等の研究が行われていた。　Batte1王e研究所はこの他Co1umbusの西方約25kmの所にNuc1ear　Research　Centerを持ち，MTR型原子炉（Batte11eResearch　ReactorBRR）をそなへ，放射線照鍬の材料に及ぽす影響もよく研究しているo　これらの研究所見学で特に感じたことは，どこでも基礎的研究にかなりの人員と設備をさき，しかも応用研1究との関連が実にうまくいつているということである。これはいわゆる物理騒，化学慶，材料騒等の連絡がうまくとれていることを示しているのかもしれない。そしてこのお互いに協力しやすいというのは，アメリカの大学制度の一長所の一つの現われではないかと，…瓢われる。すたわちアメリカの大学では各学部各学科の聴識や受識が帥11であり，転学転料なども比較的帥ヨに行われている。そのため，学部（undergraduate）で物理学あるいは化学を1鱒攻し，大学院で冶金学を学んだとか，凌た機械工学でB．S．をとつた後マスター・コースでは物理学をおさめ，更に最後に冶金学でPh・Dをとつたという者が金鰯材料の研究者の申には多いようである。そのため各人が共遜の地盤を持ち，お互いに協力しやすい下地ができているためではたいだろうか。　またBa宅te11eのような研究受託会杜が常に新しい合金の開瓶や用途の研究をつづけているということも掴≡目に値すると，甑われたOもうかるかどうかわからないような研究を会杜がすすめて行くことができ’るということは，経鴬者の科・学技術に対する認識の深さもさることたがら，アメリカの経済力の大きさを物諮つているのかもしれない。所　科学技術庁金属材料技術研究所東）東者1；…ヨ樂りさ二1や暮1よ終2「一良300累奈ま也　　雫置奮舌！ヨ系1美　（712）　3181　（ft妻這）一4一