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[NRIMNews1985-09.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/f6ce4181-8582-4e4d-8a32-e76ab37f7fa2/download)

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越川 隆光

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[金材技研ニュース 1985 No.9](https://mdr.nims.go.jp/datasets/c0fa3b65-e00c-41a9-9cc3-0c379d236164)

## Fulltext

金属技研ニュース　1985　No.9七Φ一．ゼEoo一一〇⊂ωE0箏○コーooo－o0＝あ○蜆oo．］o－Eo－o呵o］一〇〇〕’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈餉Eo．但≧里三…ω…Z－o○餉］o〕f←金属材料技術研究所レーザー照射による超電導材料の合成に成功高性能超電導化合物の実用化に道をひらく　電気抵抗ゼロで大電流が流せる超電導現象は，エネルギー，輸送，医療，情報など広い分野における新技術の推進に重要で，優れた性能をもつ超電導材料の開発が重要な研究課題となっている。しかし，特性の優れた超電導体は多くが硬くもろい化合物で，直接加工することは不可能である。化合物系材料の中では，今までにNb3Sn（ニオブ3スズ）とV3Ga（バナジウム3ガリウム）だけが，当研究所で開発した拡散反応法によって，線材化されている。一方これらよりさらに優れた超電導特性をもつ化合物としてNb3Ga，Nb3Al，PbM06S8（鉛モリブデン6硫黄8）などが知られている。これらは30～50テスラの臨界磁界をもち，その実用化は，強磁界発生を必要とする応用面から要望され，世界各国で開発が競われている。　当研究所では，このような高性能超電導化合物の線材化技術として，レーザービーム照射を利用した新含成技術を世界に先がけて開発した。この方法でNb3Ga化合物の合成を行う場合は，まず，NbテープにGaを連続的に溶融メッキ・熱処理して，Gaに富む中問的な化合物層を両面に形成させた素材を作る。つぎに図に示すように，この素材表面に1KW前後の炭酸ガスレーザーを照射しながら素材を移動させると，テープ両面に超電導特性の優れたNb3Ga層が形成される。この方法は，レーザー照射で局部的に超高温（～2000℃）に急加熱されさらに急冷されるために，微細結晶組織で特性の優れた化合物ができること，素材を高速移動させながら連続照射するため長尺化が容易であることなどの利点をもつ。．Nb3Gaは19．7K（一253，5℃）の高い臨界温度を有し，その臨界磁界は30テスラを超えるので，長尺化したもので超電導マグネットを作製すれば，超電導磁界発生記録を大幅に更新することが可能になると予想される。　この方法は，超電導とレーザーという2つの先端技術を組合せた極めて先駆的なもので，この成果は，従来線材化が困難であった高性能超電導化合物を実用化する新しい道をひらいたものとして高く評価されている。なお，本研究は科学技術振興調整費によつ行われた。鏡不活性ガス雰囲気〆　o炭酸ガスレーザー　発振器1レンズ素材。、　　　　レーサLビーム　　　　　蛸1NbヨG乱　　　　　　　1－r一超電導化合物φφ　　　考夢’　　拶夢　ガリウムに富んだ　　　　　N出一G五中間化含物！　　　ニオブ　　　基板テープ図レーザー照射法の概念図1含金系超電導材料における圧力効果超電導臨界温度の著しい上昇を発見　高圧下での趨電導に関する研究は，これまで主として趨電導機構の理解など，基礎自勺興味から進められてきた。しかしこのI0年来，新物質の開発が材料研究の大きな流れとなリつつあり，それにともなって超電導材料に関しても高圧を利用して，新しい趨電導機構の探索や，高い臨界猟度を得るための研究が行われている。たとえば，有機系導体における相の不安定性を圧力で抑えることにより趨電導を出現させた実験は，その後の常圧有機超電導体を引き出すきっかけとなった。また当研究所では，極低淑で黒リンに趨高圧を加えることにより，元素としては最高のIIK（約一262℃）の超電導臨界溜、度（T。）を得ることができた。　ところでIV丑（Ti（チタン），Zr（ジルコニウム）など），V丑（V，Nbなど）族元素からなる二元b㏄含金は，実用超電導線材として重要であり，とくにNb－Ti含金は磁気浮上列車，粒子加速器，NMR－CT（医療周断層診断装置）などに広く使用されている。そしてこれらの含金に関しては，以前から多くの開発研究が行われているが，その茱礎的物性はあまリ知られていない。　そこで当研究所では，Nb－Ti，Nb－Zr，V－Ti系各b㏄合金のT〃圧力依存1陛について研究を行った。その結果，Nb－Zr系合金が加圧下で16．5Kの，含金系では最高で，化含物系趨電導材料に匹敵する高いT。を示すことが明らかとなった。　これらの合金は，V刮族元素が20～100原子％の濃度範囲で準安定なb㏄相がアーク溶解で得られる。今回の研究で，いずれの濃度においてもT・は圧力と共に増加するが，その」1二昇率はV田族元素濃度の減少につれて大きくなり，また，40原子％以下ではほぼ一定となることがわかった。図にこれらの3種のb㏄含金のT。の圧力依存性を示す。含金の組成はいずれもV田族元素を40原予％穫度含むものである。T・は圧力の増加につれて，ほぽ夜線的に上昇し，とくにNb－Zr系およびV－Ti系合金で上昇が著しい。・最高圧まで力邊圧後，圧力を下げるとT。は可逆的に元の値に戻る。これは準安定なb㏄相が加圧下で構造変態することなく保たれているためである。したがって，これらの異常に大きなT。の」二昇は，高圧によって生ずる格子定数の減少のみが要因となっていることが推測される。しかし、この加圧によるT。上昇にも限界があるらしい。このことはNb－Zr系で見ると，高圧側で1の圧力依存性が次第に小さくなっていることから推測される。そしてこの異常なT。上昇も，圧力が30GPa（30万気圧）を趨えると飽零！］に達するものと予想される。　本研究の対象である3種の含金のT・はいずれも圧力とともに上昇するが，その上昇卒はNb－Zr，V－T1，Nb－Tiの順に小さくなっている。すなわち周期偉表で段違いの位置にある元素閥の含金であるNb－Tiで，これら合金系の申ではもっとも小さな値となるのが特徴的である。このような圧力によるT。の上昇は外殻電子数が5未繊のd一遷移金属の一般的な振舞いである。　本砺究の結果は，新材料開発にとって極めて示唆に寓むものである。すなわち，格子定数の小さな合金の作製や高圧状態と同等な内郁圧のかかる試料の作製が可能ならば，高いT・を持つ物質が得られる可能性がある。今後このような指針に沿った材料研究により，新しい高臨界猟度趨電導材料の開発が期待さオしる。　　18　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1君16　M』←12蟹葵誌鐘10蝸1412　　　l0　　　　　　　　20　　　　　　　　30　　　　　圧：’］　（GPo〕3概の二允b㏄含金のT。の庄プ］依存惚　　　△Nb3宮　Zr62　　　0V43　T…57　　　◇Nb40T…直oloスポットニュース　　亜鉛蒸気拡散浸透法に　　よる銅基形状記憶合金　　の製造　突月ヨ化されている形状詠1意含金苗ま，～令！’圭竈力nコニ1芋I…圭こ烈コ琵嚢カ｛あり，事維寺反，細線およぴ複雑な形状の製品を作るためには，1＝1］！’’1司焼鈍やきずと■〕など多くの工稔が必・要となる。　オ（浸ミ｛ま一阪歪合を含貢コ’金11司リ占珊多二1犬……己一1：籔含金について，この闘魑を解決するために闘発されたものである。　Cu－A］2元合金などの加工惟の奥いもので，搬終製‘獄に近い彬状まで加工する。これをZn然発汕菓となる系屯ZnまたはZnイ苧金とともに、圃一猪閉容推に入れ，湯1j々σ）榊変に加熱する。加熱によ1〕蕪発したZnは容粋内を満たし，製吊の表繭で吸収され，　内郁に拡散浸透し，Cu－Zn－Alなどの形状蓄己憶合金が得られる。　この方法では，然発漱と製1界1の力11熱洲変を制御する、ことによ■〕，　’製品［lllのZn鍬をi三例…に調節することが可能で，含金の形状1亘1復漱度を希望する倣にすることがて’きる。　　　　　　　　（機能材料研究畜11）　　強加工が容易な鉄一コ　　バルト合金の毛一ター　　などへの応用　磁±勢をかけると磁イヒし，取i）除くと磁性を炎う炊磁性オオ料の叶】で’，FeとCoカ｛ほほ’渕競の含金は，｛浸大の飽棚磁化をカ’ミす。しかし，加エカ｛郷1しく，害重』斐1の一虹にも闘鰹カ｛ある。近隼，機械郁品の軽鍬化の観一れからこの合金は発電機や電動機の普i三1舌一iに佼用されるようになり，加工性と機榔舳1質の改醤が望まれている。　当研究所では，この含金に対するバナジウム（V）、クロム（Cr），モリブデン（MO）など多くの元素の影辮を詳細に検討した。その締果，縛効によりC03X（X1V，Cr，Moなど）を利咄させると，加工惟がかなり殉」二することが分かった。また，添加元素、カl1工滋・及び熱処理を遜コミ1二選一主二ことにより，力11二〔’1柴が優れ，しかも旦00㎏f／㎜m2以上の耐力が得られることが1洲らかとなった。　この研究によリFゼCo磁／萱1含金の新しい応月ヨ醐がさらに闘けるものと期待される。　　　　　　　　（機能材料研究部）オーステナイトステンレス鋼のクリープ過程中に生じる硫黄の粒界偏析　オーステナイトステンレス鎌胡のクり一フ。変形・遡納三1†1に，空子Lやイ赦小き裂が粒弊に沿って発生し成長する。また，隻1岡巾に微鍛禽まれる｛流さ1セ（S）は，クり一フ由禦予僧≡に駆莫い寿櫟票を与えるものと考えられている。　幽研究所では、上記鋼のクリープ過秘咋IのSの挙鋤を識ぺるとともに二，堆立界に生ずる空孔やイ微ノ」・き裂とSの1裟1係を■ψ’1らかにする研究を行っている。概々の段階のクリーブ変形［二1＝1に試験を中断して取り出した言式験」・≒1を，電解法で一水繁を奮ませもろくした後，趨商奥空のオージェ分光分析滞畔1で低瀞破壊した。そして得られた粒界破倣に偏布干したSを定二≡蟄＝分析した。また，クリープ呼1断瓢験片印に存在する空孔の撮とクリープ時閥の関係を走俺獺電顕で’定鐙化した。その結果から，Sの粒堺偏析搬と空子L密度は、　クり一プ1ヨ制邊］とともに瑚加し，急、激な変形が生じる鵜3次クり一プ過稚で急端する側fl］が兇られた。すなわちSの粒界偏析と空箸L笹亨』斐1は雀テ孝妾な殴1イ系カ｛あるものと推定される。　（材料強さ研究郁）　靱」性の優れた微細結晶粒　モリブデン　Moは高温オオ料として優れた性能を有しているが，再総I嚢1によリ糊、粒とな一〕、籍しく腕化する欠、1気がある口　幾研究所では，この間魑を解決するための研究を行っているが，Mo［1］に微綱な酸化ジルコエウム（Zr02）を分敬させ焼結することにより，靱性の優れたものを得ることができた。Zr02を遜搬1配含し焼緒したMoは，2－3μ㎜の結鑑粒で・，抗折プコが玉50kgf／mm2秘度となり，駿化物を含まない焼緒Moおよひ他の酸化物粒子を分散させ焼緒したMoに比べ，抗折力，撹折奮式験時の変形撤ともに飛縦的に胸」二する。Zr02の分散によリMoが強靱になるのは，焼緒後の再縞燃組織が＝猪しく微細なこと、MoとZr02の接合性が奥いことなどが圭な原1丞iと考えら身’’しるが、Zr02のマルテンサイト変態が関与することをホ唆する結果も得られており，強靱化の機鱗についてさらに検討している。　　　　　　　（司分イ本1手支郁テ棚干多已普1三）　ナトリウム腐食における　下流効果　高速蛸殖炊は、現用の軽水炉に比ぺ，燃料ウランの有効禾一岬の一1虹で極めて優れ，将来の原子炉としてその実現が強く望まれている。　この煉においては，熱媒休としてナトリウム（Na）を使禰するが，商漁Naによる燃料被覆犠：の腐食挙動の燦明が璽要諜趣’の一つに挙げられている。　当研究所では，各種の金属材料にっいて商温度，商流遼のN註環境下で’腐食と材料の総成，縦織，Naの温度，流速及び酸素鐙などとの鰯係を定董菱的に調べてその機構を棚らかにしている。その緒梁Na書式験装概の撮商榊斐部における下流効果（下流側ほど腐食が少なくなる現象）が＝瑞：しいことを認めた。40cmにわたって配濫した試験片について下流側では上流棚に比ぺて腐食速度が約1／2になるが，Naの総流競及ひ’酸素最の実測j値をもとにした計算から，これは．．．ヒ流1嚢彗で坐、成した腐食生成物が下流側に沈蒲して腐食を抑制することによるもので’あることが明らかになった。　　　（原二r’炉材料研究都）3一昭和60年度金属材料技術研究所研究発表会　金属材料披術研究所では，研究活動をより広く理解していただくために，毎年研究発表会を開催しております。本年度は極限環境下で用いられる超耐熱材料に関する研究成果を申心に下記の魑籔について発表いたします。関係各位の多数の御来聴を得たく、御案内率し上げます血（聴講自由）　日　時：昭和60年u月6日㈱　13：3ト16140　会場：金属材料技術研究所大会議室東京都實累区中目黒2－3－12電話03－719－2271㈹　　　　　（東横線　地下鉄臼比谷線　中目黒駅下車徒歩10分）勢　プ　ロ　グ　ラ　ム　勢13130～13：40あいさつ　　　　所長中州龍一1314ト15：00　　　　　（座長　構造制御研究部長　新　居　和　嘉）　　　金材技研における超耐熱合金の研究開発　　　　　　　　　　　　　　　　　エネルギー機雛材料研究グループ総含研究官　山　崎　道　夫　　　当研究所では、創立時から超耐熱合金に関する研究に力を入れて来た。まず，BとCの高いNi基　　鋳造含金の開発等が行われ，また，高温ガス炉用の超耐熱合金の評椰研究が鰯家プロジェクトとし　　て行われた。その後，N1基含金の含金設計法が開発され，これがムーンライト計画の高効率ガスタ　　rビン及び次世代制度における含金開発プロジェクトに応用された凸本報告では，これら一連の流　　れを概観し，特にムーンライト計画の成果について述べる。　2　耐熱磁食牲表面処理とその特性　　　　　　　　　　　エネルギー機器材料研究グループ第5研究グループリーダー　武　丼　　　厚　　　鍛近，耐熱合金の使用環境は瀞度，環境ともに過瀦になりつつあるため，耐熱性を帥勺とした表　　繭処理の開発が望まれている。本報告では，主として高効率ガスタービンブレード用笈面処理とし　　て，高温1耐食性を目的とした物理蒸着（P　V　D）と拡散浸透処理を組み合わせたY■A」　Y－Cr複　　含被覆と，耐熱断熱性を帥勺としたプラズマ溶射による多層被覆について述べる。15：00～15120休憩1512トエ6140　　（座長溶接研究部長中村治方）　3　粒界制釧二よる櫓リプデンの脆性改讐と案用化　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　原子炉材料研究部長岡雷雅年　　　モりブデンは超L　S　I基板、商出力・レーザ周反射板，核融含第一壁などの新しい用途が注目され　　ている高融一1匁金属である。当獅究所では，モリブデンの欠、1≡1（である粒界脆化を抑制する研究を進め　　てきたが，延性を有する画期的なモリブデン巨大単結晶の製造に成功した。本報告では，その製造　　法，機械的性質，命後期待される用途について総介する。また，多結晶及ぴ壊緒晶モりブデンの溶　　接性，中性子照射特性，さらに本単結晶製造法のタングステンヘの応用について述べる。　4　金属へのセラミックスの接合・被覆　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　原子炉材料研究部第2研究室長福薗勝失　　　近年，原子力，宇宙など先端産薬の発展にともない優れた耐熱，耐摩耗性等を有する金属一セラ　　ミックス複合化材料の開発が重要な課題となっている。本報告では，金属一セラミックス接含体の　　密着性を支配する界繭組成や構造の制御技術，核融合炉の炉壁用に開発したセラミックス被覆材料　　及び被覆披術など，当研究所における最近の研究成果を紹介す糺命短信令⑧海外出張　太刀川恭治　筑波支所長　1985年度国際低漁材料会議に出席及び新超電導材料の作製に関する情報交換のため，昭和60年8月11日から昭和60年8月21日までアメリカヘと臼張した。　長井　寿　極低温機器材料研究グループ主任研究官　1985年度国際低漁材料会議に出席のため，昭和60年8月11臼から昭和60年8月18巳までアメリカヘ出張した。　　　遡巻　第321号編集兼発行人　　越川隆光邸　刷株式会社三興印刷　　　　　東京都新宿区信濃町12発行所科学技術庁金属材料技術研究所東京都目累区中目黒2丁目3番12号電言舌　東京（03）7王9－2271（代表）