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[NRIMNews1983-06.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/cefa4527-738b-4a9b-a72e-5305ab815285/download)

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越川 隆光

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[金材技研ニュース 1983 No.6](https://mdr.nims.go.jp/datasets/d2a5dfa5-6e3e-4eee-a169-89bbafbc798b)

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金属技研ニュース　1983　No.6i〇一．ゼEoo一一〇⊂ω［oo○コーooo－o“あoωoo一］o－Eo－ooO］一〇〇’0E0f000蜆o〇一一〇〇一〇一蜆○蜆ωEo．由≧里三…ω…Z－ooω］0f←‘1金属材料技術研究所金属加工における熱の挙動を手軽に解析パソコンで熱の流れを追う　昔から，金属と熱は切っても切れない問柄にある。二千年の歳月を生き，鉄の歴史の中で最大の傑作と言われる日本刀が，それを雄弁に物語ってくれる。優れた日本刀は，鋼の硬さとねばさという相反する性質を一本の細い刀身に合せ持ち，そ　　　　　にえ　　　1＝加、の表面には沸と匂などの美しい模様が浮き出し，世界に誇る芸術品となっている。これらの性質は鍛錬と焼き入れの際の加熱温度や冷却速度に依存する金属組織の変化をたくみに利用したものであり，他に類のない卓越した金属組織の調整技術によるものである。　しかし，かの正宗や村正のような名匠といえども，刀の性質と金属組織の関係を知っていたわけではない。それどころか，焼入れのときの決め手となる加熱と冷却の温度調節は，親方から伝わる秘伝と経験と勘だけが頼つであった。そのため，鍛冶場の「火かげん・湯かげん」は秘中の秘であり，焼入れ温度は，赤熱した鋼の色を見て，「夏の夜の山の端から出づる月の色」などという文学的表現で言い表わされていた。　金属顕微鏡や温度計などの観察・■測定機器が金属の研究に利用されるようになつ，他方で化学や物理学などの近代科学が成立すると，金属と熱との関係は経験と勘から金属の科学へと発展し，今では熱の加え方，冷却のし方がわかれば，金属の性質がどのように変化するかを正確に知ることができる。　ところが，物の形が複雑になると熱の伝わり方は単純ではなくなつ，熱を加えたときにどの部分がいつ，どのような温度になるかを理論的に予想するのは容易ではない。溶接や熱処理などでは形が単純である場合の方がむしろまれであリ，熱の伝わつ方を熱伝導の理論から求めるには膨大な計算をしなければならない。普通は大型コンピュータを使って計算するが，これにも泣き所がある。　大型コンピュータは演算速度が速く記憶容量も大きいが，誰でも手軽に使えるというわけではな・く，計算させるためのデータの前処理と後処理に多大の時問を要し，そのうえ，多くの場合コンピュータを使う順番待ちなどという計算そのものには何の関係もない時問も考慮に入れておかなければならない。　当研究所では，広く普及しているパーソナルコンピュータを使い，大型コンピュータの泣き所を補い，かつ大型コンピュータに匹敵する高精度・高速演算が可能な熱伝導計算システムの開発を進めている。このシステムにより，溶接や熱処理などに際しての複雑な熱伝導を手軽に計算することができ，熱による金属のさまざまな性質変化を容易に予測することができる。1熱伝導理論をより使いやすく一複雑な形状の熱伝導自動計算システムを開発一　このシステムは，パーソナル・コンピュータを用いて二次元及び三次元の非定常状態での淵し度分布を対話形式で簡便に計算するものである。　本システムの特長は，潴、度分布を蓄十算したい任意の形状の物体の輪郭と任意の形状の熱源をブラウン管画繭上に図示するだけで自動的に初期条件及び境界条件の処理が行える機能を有し、談でも容易に取扱えることである。更に，熱伝導計算の演算手法に関しても含理性を追求し，大型コンピュータに匹赦する高精度でかつ高速の減算が可能となっている。　図1は，物体の一部を一定時問加熱した時の加熱・冷却嚇線の算出についての基本的な処理手頗例である。まず①では，溢度を計算したい物体の立面図・平面図を，あるいは，箱・筒などの申空構造物ではその展開図をブラウン管画面上に示される座標上にキーボード操作により描く。図2は1面が開放されている中空の箱を対象にした時で，その展開図を画面上に描いた例である。②では，考察したい位置を座標で，また考察したい時閲範　　キーボード操作によりCRT画繭上1　　に熱伝導を求める物体の輪郭を描く　　（部材の各面が大気に接する境界　　条件を入力する）　　どの位置の温度・時間曲線をどの程塵＝2　　の事寺間範囲で求めたいかを捲定する3　　圃面上に描かれた物体に加熱部分を織　　くとともに，その加熱詞寺閲を指定する囲をそれぞれ入力する。次に③で物体のどの部分をどのような彩状で加熱するかをキーボード操作によリ摘く。加熱部分は図2のように画面上に市松模様で表示される。最後に加熱する時間を入力すると④の高速熱伝導計算ルーチンヘ移行する。⑤で加熱による入熱量を入力すると加熱・冷却嚇線が⑥で出力される。この結果が満足でなければ⑤へ戻リ加熱の入熱量を制御するか，あるいは③へ展り加熱すべき範囲，加熱する時間を制御する。以後この操作を繰返し希望する条件を効卒よく見出す。図2の例で，①の図面を画面上に描く操作から⑥で言十算された加熱・冷却曲線を得るまでの総時間は7～8分である。　この開発は，現在進められている熱伝導シミュレータの開発の一環としてなされているもので，その心臓部とも言える熱伝導喬十算処理をどんな形状の構造物にも対応して自動的に高速度で行うことにより，溶接における熱の流れの挙動を簡便に把握し，熱による金属学的及び力学的な検討の際に役立てるためのものである。　このシステムは，溶接のみならず，熱を使用するすべての金属加工における温度場の解析に適用できるもので，現在この実用化を検討している。更に，・数字的には熱伝導と・同様に扱える拡散現象に対しても適用できるであろう。　　　　　　　　　　　　カ臓領域4　　差分計算ルーチン5　　加熱による壊位縛間当りの入熱鐙の入力6　加熱・冷却晩線（濫度・緒間曲線）の　　プロット　　7y　　n　　8y　　皿結果は満足か？加熱による入熱量を捲1」御できるか？図1　自動蕎十錬＝システムの換作手川費蛆　　　胡 謂　　　軸　　　黎　　　帥　1＝1dいユ耐　図2　1繭が開放されている申空の欄の　　　展憎憎図のCRT函碩1の談示例スポヅトニュース　　巨大単結晶でモリブ　　デンの耐熱性向上　モリブデンは鰍、1虹が2625℃であり，商油．1．で’の機械自勺性質カ｛タングステンに次いで’優れた金属である。　しかし，一般の多茅苦一轟！Iモリブテーンは，商漱での再繍ま……ヨにともない縞I界1粒界が脆弱化するため耐熱材料としての特質を充分に発郷することがて’きない。任意の形状のものを粒界を全く含まない錐総I嚢コでつくることができれば，鮒造脚耐熱材料あるいは機能材料・としての利用分野を藷しく拡大で’きる。　当研究所では，モリブデンにHa族元素を微銚添加した多結一累i体を熱閉又は沿．〕洲加二工二により強加二［を加えた後，高激で焼鈍することにより輯系苦燃粒を炎常成長させ，巨大な単繍晶を得る方法を隙発した。　この方法では，焼鈍前に何＝意の形j1犬に成形力n二［したり，　各穫一の楕隻械力1］工を施したものでも全体を容釧こ単結。茅I11化することができるので，従来得ることが1丞1＝難であった複鋼亡な升列犬の大きなものを，融一点直下の淋度まで脆化しない単素吉1鍬で’イ乍ることがて｛きる。　　　　　　　（様隻商旨オオ料・乖滑多ヒ翻三）　　薄膜状非晶質水素同　位体貯蔵合金の開発　一般に，水素貯蔵含金は水素1吸収■放出の繰リ返しにより粉化する。このため，藺雌；郁にフィルターを設赦して放出時の含金粉末の流土出を防いで’いる。　しかし，低圧の水素剛立体を匝1収するゲッターとしての利用を考えた場含，フィルターの存在はガス通過の抵抗となるので’好ましくない。　当研究所て’は対応策として、水素1胃1位体の貯蔵含金を淋膜，非著11質化することを行っている。しかし，潮鍍化したFeTi，N1Ti含金の場含は，大気にさらすことにより全く力（素を1吸叫叉しなくなる。このため，含金薄膜上に璽にパラジウムを数一数旦0㎜の厚さに被微することによって酸イとを防ぎ，活性化処理なしに容易に水素を吸収放出させることに成功した。　また，この非繊質含金は水索の吸収放一．｛にさいして粉化しないば力、りカ、，　糸苦一界1優王4ト看着呈こな一㌧、オ禁々なI特惚をもっていることが判ったので’，災に詳細な検討を力1iえている。　　　　　　　　（機能材料研究音1；）金属窒化物超微粒子の新しい製造法を開発　セラミックス趨微粒子（酸化物，窒化物，炭化物など）は新機能材料として注蟹されつつあるが，こオしら超イ赦料1二r・の製造法も1事お発j盆」二のものて’あり，級々方法・が試みられている。　些；研究所で’はアークプラズマガスの活性化状態を利用して，セラミックス系趨看舷抱t了’の菊子しい製遙＝淡の闘発を言式みており，今匝1はTi，Zr，A…，など，窒素との糊和力の強い金属を対象に，これら金屈の窒化物趨微粒子化に月淀功した。この方法では，窒索雰翻気印で金属をボタンアーク溶解することにより，アークで’鱗離した臓予状窒素が金属と激しく反応し，極めて容易に趨考敷粕t予化さオしる。　f列えば，Tiの場合，溶融Tiのアークスポット付近よりTiが燃焼するかのように，榮燭を生じて，黒色のTiN趨微粒予（平均粒径45nm〕が得られた。Tiよりも窒素との糊和力の弼いAIの場含には，A1とA州趨微粒予・の桃含した灰包の趨微粒子で，従来法では得られない新素材を礎供するものである血　　　　　　　（機能材料研究部）　疲れストライエーシ　　ョン間隔の自動測定　繰返し荷重の…ドで’材料が疲れ破壊するとき，一般にその破断磁には荷二…置の和茱返しごとに諸1』オLカ㌣余々に巡んで行った痕として，ストライエーションと呼ばれる細かな納もようカ｛残さオしる。縞の糊繍は，原理的に作用荷璽の大きさに対応するため，航空機をはじめとする機械・繊造物の破壊蔀赦の勝咽調盗などに璽；饗＝な手羽≡1’りとなり得る。　遜彬，対象となるストライエーションの1’舳繍は王万分のエmm租度なので、洲憲には遜二r’蝋微銚カ｛用いられる力｛，金属剰と泰般などの彬聯壬によるばらつきも大きいので，llllj1呈縞の襖1淀は必ずしも容易でない。　そこで疲れ破壊させた蕎式験」十’破i獅の電撒二弓＝奥．．ジの漉言炎を一・遮の数倣｛言・…号に搬き換え，徽二∫・討琳機を’三1暑いて1着｛逮フーり工変換により解析した。その繍果，実験繍梁の審1jれ巡歴速度と良く一致するストライエーション1’i．…」1欄が求められた。これは電二r’鍬微銚1こよる破i揃解析の一・・淡として，広い応用他匡111をもつと考えられる。（疲れ試験郷）600～l　OOぴCにおける800H　　合金の高温強度特性NRlM／CDS／No－26A，27A　5年前に発イ予さオした金孝オ披棚干クリープデータシートNRIM／CDS／No．26（NCF800跳TB）熱交換撚用継聾1無二・ソケルクロム金炎含金衡とNo．27（NCF800跳一P）！面1j’食＝■而・」’熱趨雀ト金板が搬新のデータを加えて坤補改訂され，N（／26A，N（！27Aとして昭和58年3J二131臼付で二1＝■」行された。No．26A及ぴNα27Aでは，鍛・隻約5フヲ時閉までの破断テ’一一夕（破断11春1’lllの総剰」1は1司肪含わせて約137年に棚当）を會むだけでなく、蕎式験前の鋤微銚納繊やヱ0万時1’舳波断強…さの雛定憾1も表ラ〕’…されている。　NCF800温含金は，遡常の300系才一ステナイトステンレス鋼と上ヒベて1000℃付近までの’面一j’酸化惟，1面・」’硫化・1召1及ぴ1耐浸炭11召三などで約3倍以＿L二の紙枕性を持っているので，発電用ボイラの商沽、い糾I．三化や高遼炉の大型実言正匁・…用材料として，特にその線来が期待されている。本データシートでは，初版の800，900，王000℃にカllえて600及ぴ700℃の2温，U変における破断データを補充することにより，新しい二一ズに答えている。　　　　　　　　（クリープ言式験普1三）【特許出願速報】出願日 出願番号 発　明　の　名　称 出願日 出願番号 発　明　の　名　称57．4．30 71461 繊維分散型Nb3Sn超篭導線材 57．12．8 213948 ハンダによるろう接可能なの製造法 アル三ニウム基含金57．6．11 99251 酸素を含む水素貯蔵用合金の粉 57．12．24 230405 赤外線温度測定装置粒状または薄片状化法 （㈱ジャパン・センサー・コー57．9．25 166025 熱発電材料 ポレイションとの共同出願）57．9．25 166026 形状記憶チタン合金 58，1．28 11322 超高純度水素同位体の供給回収57．9．25 166027 金属窒化物超微粒千の製造法 装置57．9．29 168467 Ni基耐熱合金 58．1．31 12928 モリブデン巨大粒または単結晶57．11．16 199765 電　気　炉 及びその製造法57．11．26 205982 V－Ti－Ta系超電導マグネット 58．2．15 22200 バルジ加工法用線材及びその製造法 58．2．15 22201 金属の成形と同時に内面被覆57．11．29 207642 極細多芯Nb－Ti系超電導線の する方法製造法 58．3．4 34640 高温熱安定性に優れた炭化チタ（東京芝浦電気㈱との共同出願） ン被覆材料コー【注目発明の選定】科学技術庁は研究開発の優れた成果を一般に周知し，その実施化の促進を図るため，優れた発明を「注目発明」として選定し公表している。　昭和57年度は当研究所の右記の発明が「注目発明」に選定された。　　発明の名称◎金属微粒子の製造　方法◎電子ビーム溶接法発明者宇田雅広　大野　悟星　　勉橋本達哉　稲垣道夫入江宏定　塚本　進◆短　信◆■受　賞科学技術庁長官表彰（鐵細表彬）　下記の者は以下の業績に対し、昭和58年5月19日（科学披術庁創立記念日）に表章多を受けた。　新居和嘉　腐食防食研究部長　　鉄鋼材料の自已修復性被覆法の研究に従事し，特　に窒化ホウ素の被覆条件を確立し，超高真空装置材　料の開発に貢献した。　古林英一　強力材料研究部長　　鉄鋼材料の再結晶組織とその制御法の研究に従事　し、再結晶の機構の解明とその応用技術の発展に貢　献した。　岡田雅年　原子炉材料研究部第2研究室長　　核融含炉表面被覆材料の研究に従事し，耐熱性・　耐照射性に優れた材料の開発に貢献した。　永井秀雄　クリープ試験部　　高温用材料のクリープ試験研究に従事し，試験用　熱電対の測温点溶接を白動化し、その作業能率の向上に貢献した。■海外出張　太刀川恭治極低温機器材料研究グループ総含研究官　日米核融合研究協力・交流計画に基づく「高磁界超電導材料」に関する研究調査のため昭和58年5月22日から昭和58年6月3日まで，アメリカ合衆国へ出張しむ“好畔だった「中学生のための金属教室」”　科学技術週間行事の一環として4月23日吐〕，地域の中学生など，約120名の参加を得て「中学生のための金属教室」が，盛況のうちに行われた。　　　　　　　通巻　第294号編集兼発行人　　　越川隆光印　昴1」株式会社三興印刷　　　　　　東京都新宿区信濃町12　　　　　　電話　東京（03）359－3811（代表）発行所科学技術庁金属材料技術研究所東京都目黒区中目黒2丁目3番12号電話　東京（03）719－2271（代表〕郵便番号　153