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[NRIMNews1984-02.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/f9764f07-cde5-4952-ba2a-0e0edc2dc165/download)

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越川 隆光

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[金材技研ニュース 1984 No.2](https://mdr.nims.go.jp/datasets/dc9848ac-27a5-4265-9c19-05a71f4a9141)

## Fulltext

金属技研ニュース　1984　No.2i〇一．ゼEoo一一〇⊂ωE0箏○コーooo一①o＝あ○蜆oo．］o．Eo一垣oo］10’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈餉Eo．但≧里三…ω…Z－o○餉］○工←●　　●　　　　　∠　　■艘　　　　　　’　　　　　　　　　　　　　　．搬　　　　　　■　　　　　　■　　　　　　甘。　　　　　　　　　　　　　　輔’冊　　　　　　一　　　　　　’　　　　　　・　　　　　　’　　　　　　一　　　　　　’　　　　　　1＝　　　　　　■　　　　　　■　　　　　　一　　　　　　一叫口、灘覇一、臓1姻、・　　　　　　　　　　　　　　一蟻・”　　　　　　　　　　　　　　　　　．I＾　　　　｝。棚金属間化合物シリーズ（その2　1，2，3頁）優れた超電導材料を求めて合金から化合物の時代へ　極低温で電気抵抗が完全にゼロになる超電導状態では，電力を損失せずに大電流を流したり，強磁界を発生できるため，エネルギー，輸送，医療診断，情報など広い分野の新技術に応用が図られている。この超電導状態は，温度，磁界及び電流密度がそれぞれある臨界値（T・，H・・，J・）を超えると破れてしまうため，実用超電導材料としては，これらの臨界値が高いものほど有利である。　現在はNb－Ti系合金が実用超電導線材の主流になっているが，図に示すように化合物材料は含金材料より格段に高いT。とH。。をもつため，次第に合金から化合物の時代へと移りつつある。　超電導化合物では，A15型化合物のTcが最も高く，Hc。も高い。既に実用化されているNbヨSnやVヨGa，20K（約253　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ネオノ℃）以上のTcと30T（テ　　　　　　　　　　　T・（x〕　　　　　　図　主な超電導材料のTcと液体He温度スラ）以上　　　　　　　　（4，2K）におけるH〔2。のHc・をも　　　■は実用化された材料。50 oPhMo．S。〔シュプレル〕’O化　　　冊仙・ω／＾15〕A　　　　　　　　　o口　　　　　　　　　1　0物　　　　　　　M，o。〔＾”材料　　　H』G・1舳〕O＾5茗o舳山1〔＾15〕〔】冊｛VT．〕珊　　　O1亨4ス〕　o　■　O　　　HbH阻B1〕｝〕^圭20・舳ど〕．l　　　　　　Hb．S‘〔＾15〕mHへ趾／合金榊油体　　　　　　　泣体　　漬体へ一」ウム　　　　　　　水景　　ネオノo5　　10　　15　　加　　25T1f■「っNb3Ge，Nb茗Ga，Nb・（Al，Ge）などがこの型に属する。A15型に次いで高いT・をもつB1型化合物にはNbN，Nb（N，C）などがある。また，V。（Hf，Zr），（V，Ta）。Hfなどのラーベス型化合物はH・・が高いほか，ひずみや中性子照射による臨界値の劣化が小さい特長をもっている。さらにPbMo6S筥などのシュブレル型化合物は50丁以上の極めて高いH。。を示す。その他，LiTi．O。，Ba（Pb，Bi）O・など多くの・興・昧深い超電導化合物が知られている。　一般に、化合物のTcやH。。は化学量論組成に近く、結晶の秩序度が良いほど高くなる。一方，化合物材のJ・は結晶粒が細かいほど大きくなリ実用上優れている。写真に示した融体急冷法で作製したNb茗（Al，Ge）化合物は数10nmの極めて細かい結晶からなり，強磁界中で大きいJCをホす。　超電導化合物の開発は，明日の新技術の発展の写；　融体急冷法で作製したNb，（A1，　　れている。　　　Ge）化合物の結晶組織。1超電導化合物の線材化技術実用化の扉を開くかき　超電導化含物は，一般に極めて硬く塑性加工が困難であるため，線材化技術の開発がその実用化のかぎとなる。当研究所では，種々の新しい線材化法を開発し，この分野の進歩に大きな貢献をしてきた。　最初に，VあるいはNb下地テープの表面から連続的にGaあるいはSnを拡散してV・GaやNb茗Snテープの作製を試みた直その結果，VヨGaの場含、普通の拡散では生成が困難であったが，GaにCuを添加するとV・Gaを生成する触媒的な効果のあることを見いだし，その線材化に成功した。このV昌Gaテープを用いて，世界最高の磁界を発生する17．5丁超電導マグネットを製作した。　引き統いて，極細多芯彩式の化含物線材を作製する複含加工法を発明した。この製法では，図1のように，V（Nb）の芯とCu－Ga（Cu－Sn）含金との複含体を作製し，これを線状に加工したのち熱処理するとV3Ga（Nb3Sn）芯が生成される。図1の複含体を加工後，再ぴ東ねて加工を繰り返すと，数万本に達する直径数μmの化合物芯からなる線材が作製できる。このような極綱多芯線を用いたマグネットは，大きい電磁気的な変動が加わっても超電導状態が破れないため，化含物を線材として実用化する上の画期的な技術となった。　ところがV呂GaやNb呂Snをしのぐ高いTcやHc・をもつ化含物材は，｛1）V／C。一G。機含体上述のような拡散　　　　．，一三、。e）などの化合物　　号　　　　　　　　　（2〕妻甲出しおよぴ線引き加工を溶融オ犬態から，適当な温度に加熱　　号　　　　　　　　　13）熱処理（600～650℃）したCu基板上に吹きつけることにより，高性能の趨電　　　　　　　　　　　　　　VコG齪導材を作製する技術を開発した。図　図1複含カ江法によるV，Ga　　　　　　　　　　　　線材の鍵造原理。2に，連続的な融体急冷法によるNb。（A1，Ge）とCuとの複合テープの作製原理を示した。Nb。（刈，Ge）は，30丁級の強磁界を発生し得る超電導材料として期待されている。　また，Toが高く，液体水素中でも超電導性を示すNb3Geは，種々の蒸着法によって化学鐙論比に近い組成の化合物として含成される。図3に当研究所で開発申の化学的蒸蒲法によるNb・Geテープの作製原理を示した。これはNbとGeの塩化物ガスを水素で遺元してNb茗Geを蒸着するもので，蒸着法の申では最も実用に近い製法である。　以上のように，新しい線材化技術の開発は，よリ商い1陸能をもつ化含物材料の実用化を可能にし，革新的な飛耀を生ずるもとになっている。奥空チャノハー供給リール水談ガス図3図2　連続馳体急冷法による化含物複含テープの　　製造原理。氷水浴GeCL　　　下地テーブ　　　徽断繭蜘　　　η刀フ保椴ヒータ脇NbCl…　　　　　　　　　　　　　言曲1・ラ・ノプ　3NhCi呈十GeC1一十i9／2H呈一N吐コG但十19HCヨ連統化学蒸蒲法によるNb．Geテープの製造原理と反応式。新技術を支える金属間化合物磁性材料　　　　　　希土類系化合物を中心に　近年，電子工業の急速な発展に伴い，二一ズが多様化し，今までのFe，Coを主成分とした磁性材料とは異なった，種々の機能をもつ磁性体が注目されるようになった。希土類金属は，温度領域によって異なった磁気的な構造をとるために，その磁気的性質が温度により複雑に変化する。室温で強磁性を示すのはGdのみであるが，低温になるとGdよつも原子番号の大きいTb，Dy等は，Fe，Coよりも強い強磁性を示し，また，極めて大きな磁気的な異方性をもつようになる。このような特徴のある磁気的性質を反映して，これら希土類を含む金属問化合物や駿化物は，低温になると，種々の興味ある現象を示し，物性，応用の両面から注目されている。　希土類金属Rと鉄族遷移金属（Fe，Co，Ni等）との問には種々の金属間化合物が存在するが，そのうちRCo5，R．Co17で示されるCoとの2種類の化合物は従来のアルニコやフェライト磁石等に比べて，格段に強い永久磁石材料として脚光を集めている。これらの化合物では，お互いの原子が磁気的な作用を及ぼし合い，従来の磁性材料とは著しく異なった磁性を示すようになる。　当研究所では，現在までにSmCo。，GdCo。，SmCo割・C…等の単結晶を作製して種々の基礎特性，特に，実用上重要な磁化反転の機構について研究を進めてきた。これらの化合物では，一定の磁界の下で，磁化がゆっくり反転していく顕著な磁気余効が観察される。これは，反転磁区の芽が熱ゆらぎの効果によって磁壁上に生じ，それが磁壁に沿って成長するために起るものである。このような振る舞いは通常の強磁性体では全く認められず，これら化合物の磁壁の幅が非常に狭いことに付随した現象と考えられる。さらに，液体ヘリウム温度近傍の極低温領域において，磁化曲線に突然不連続な跳びが現われたり，保磁力の値が温度によって変化しなくなる等の異常現象が見いだされた。同様の現象は他の希土類を含む強磁性化合物においても観察されており、この種の化合物がもつ特性の多様性の一面を示すもので，今後，その機構の解明が期待される。　一方，希土類化合物は磁気冷凍用材料としても脚光を浴びている。最近，超電導技術の進歩に伴って極低温利用機器の使用範囲が広がりつつあり，極低温環境．を効卒良く発生する高性能の冷凍機の開発が強く望まれている。磁気冷凍は，従来の気体の膨張，圧縮を繰リ返す冷凍法に比較して，高効卒の新しい冷凍法として注目されている。この方法は磁性体の磁気モーメントの整列と乱れに伴う発熱と吸熱を利用するもので，磁気冷凍機の実用化には，磁気モーメントが大きく，比熱が小さく，熱伝導の大きい磁性体（作業物質）の開発がかぎとなる。この観点から磁気モーメントの大きいGd，Dyやその化合物が有望と考えられている。現在，当研究所では，液体ヘリウムを作る20K以下の磁気冷凍を対象に，Gd．Ga．01。、DyヨAl．01。等の反強磁性ガーネットについて研究を進めている。特に，熱伝導は磁気冷凍機の冷凍サイクルの動作速度を決める重要な因子で，極低温では欠陥の少ない単結晶ほど熱伝導が向上するため、写真に示すような弓1上げ法によって，大型で良質の単結晶の作製技術の確立を図っている。また，20K以上室温までの広い温度領域の磁気冷凍には，強磁性体のキュリー温度近傍での磁気モーメントの変化を利用するため，キュリー温度の異なった種々の希土類化合物を対象に探索を進めている。写真脱明1引上げ法による磁気冷凍作業物質単結晶（希土類金属ガーネット〕の作製。1983年外国人来訪者一覧○筑…皮’支万折 来妻カ者含葦1’互53名名 人数 月日 氏 名 所　　　燭　　　機 閥鰍 醸1 32 7．26 Dr． S．H㎝呂 Oxford　Airoo　C〇一8．3五 金鈍・斗氏 他3名 雛国機械弼干究妖三1．17 蓑隅永氏 他27名 金園経滅八連余会イ ン　　ド 25 ll．16 Dr、 M．Si㎎h 他10名 Th芒五ndia－J晶pan　Study　Committeen．29 Dr． S．Va畑damj日n 他13名 I口di註日Scienoe　Policy　Delegationマ レーシア 24 1．26 Dr． M，Mohamad 他20名 Prim£M1nister　of　Malaysia3．25 Mr．B．M．y．Abdul1田h 他2名 Stand舳d畠畠nd　Indu畠trial　ResearcおIn畠t…tute　of　M副1田y富iaア メ　リ　カ 182．25 Dr． V．A・p N田t｛on田韮Bureau　of　Standards3．24 Prof． R．E． Newnham他1名 Pennsy1冊ni註Stat伍Onivers趾y4．8 Dr、 E．Adam Oxford　Airco　Co一8．3三 Mr． A．Kari㎜ I柵tron　Asi畳L1mited9．29 Dr． A．丁田uber 他2篇 Depar㎞ent　of　the　AmylO．三5 Prof． H．1 Aaron畠o日 Carne思ヨe－MeHonむn看wrs肘y至0．25 Dr． H．互． Mchenry Nat｛onaヨ’Bure邊u　of　Staηdards12．6 Dr． T．C． 盈euthor 他7名 3apa肝US　WorkshoP　Delegat巴畠弓コ 国 9 3．18 瀦栄灘沃 他1名 北京鯛鉄学院9．16 余伽i祇 他5名カ ナ　　タ’一 8 王2．1 Mr． W．Ellwood 他7名 Arct…o　Mari命e　T朋nsport丑tionR＆　D　C品n田幽an　Mis……on　Delegates7 ’フ　　ン　　ス 6 2．9 Dr． P．Poirier 舳㎝・Po・1㎝3齪p・・Co。6．29 Mr． R．工一田tte 他ξ名 PARlBAS北 棚 5 9．8 繊燦・遼氏 池4名 棚鱗大学被i獲 ド　イ　ツ 4 3．24 Dr． W．Kmus 他1名 黎uhr－Un1VerSit趾BOChum4．12 Prof． Dr．E． Nembacも Un1ver畠it批M颪鵬ter4．12 Dr， K．刹、Schmi幽 Boc丘um　St皿hlwerkeイ タ　リ　ア 3 4．22 Mr． 3．Gavour 他2名 Emも棚y　of　Iセ品1yオースト ■」ア 2 4．1l Pro王． K．Schw註rz 池1名 Vienna’reohniscおe　Univers青t批ユーゴスラビア 2 3．4 Mr． M．Pesevs長i 池1名 Feder齪1Admin…stra士ion　f⑪r　Int巴rn註tio口品証Scie日tificEduc旺t1o㎜1， Cultur邊ヨ品nd　Tecもnica1Co－operation台 湾 2 1．20 耶綴成 他王名 獲ぱユニ繁材榊汗究所ポル トカ’ル 至 1O．31 PrO正． M．GI　S． Ferreir呂 ？㏄hn1calむn1vers1tyof互一isbonそ の　　池 王2 1o．16 Mr． R．Luok耐an 伽1名 遜機洲螂；牒代表郷禽短信傘⑧人薮異動　　昭和58年玉2月3ユ日付　　　　退職　蘭申　稔（製錬研究郡・長）　　昭和59隼1月1巳付　　　　併任　製錬研究部・長　　　　　　　　背松史朗（工業化研究都長）鰯海外幽張　森藤文雄　原子炉材料研究部　核融合炉用高融、煮金属材料の脆惟改醤に関する研究のため，昭和59年1削5日から昭和59年4月I雀日までフランスヘ出張した。編集兼発行人印　　　　棚　　迂董孝峯302・・署・　　　　　　越　川　隆　光株式会社三興印刷東京都新宿区僑濃町12電話東京（03）359－3841（代表）発行所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　　　　東京泰瞳目黒［Z申貿妻撃21r冒3番旦2号　　　　　　　　　電話　菓京（03）7旦9－2271（代表）　　　　　　　　　郵便番号　153