－脆い金属間化合物で薄い箔の作製に成功－
材料研究所
高比強度材料グループ
平野 敏幸
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－脆い金属間化合物で薄い箔の作製に成功－ |
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材料研究所 |
| 金属を紙のように薄く延ばしたものを箔と言い、この性質を展性と言います。ほとんどの金属間化合物は脆いので、展性はありません。高温強度、耐酸化性、耐食性に優れたNi3Alも脆く、今までは箔を作るなど考えられなかったのですが、一方向凝固することで厚さ55μｍの箔に冷間圧延できるようになりました（NRIM
NEWS 2000年4月号）。最近では、表紙写真下のように、厚さ23μｍ、幅50mmの冷間圧延箔ができるようになりました。これは家庭用のアルミニウム箔とほぼ同じ薄い箔です。 Ni3Al箔は90%以上の強冷間圧延を受けているので、ビッカース硬度（硬さを示す単位）は600以上（鉄の４倍程度の硬さ）と非常に硬くなっています。室温の引張破断強度も、図１のように、2GPaの高い値を示します。伸びはほとんどなく、弾性変形領域で破断します。Ni3Al箔は脆い材料かと思われますが、図１挿入図のように、90°以上曲げることができます。曲げ変形では脆くないのです。曲がった箔の外側は引張塑性変形をしており、その伸びは最大12％と見積もることができます。一軸引張変形で伸びない箔が、なぜ曲げ変形ではこれほど伸びるのかを、現在検討しています。 耐熱性に優れたNi3Al箔の高い破断強度と曲げ加工性を活かし、（株）日鐵テクノリサーチと共同で軽量耐熱ハニカム構造体の開発を行っています。図２はレーザー溶接を用いて試作したハニカム構造体です。空隙の多いハニカム構造は、バルクでは望めない軽量化、高剛性が期待できます。 今後の主要研究課題は、箔の接合部が溶接割れを起こさず、高い強度となるように溶接条件を制御することや、ハニカム構造体の機械的性能を実証することです。 薄いNi3Al箔にすると、ハニカム構造体の他に、自動車の排ガス浄化装置の触媒担体、マイクロケミカルリアクターなど化学機器への利用が可能になります。前者は、NEDO産業技術研究助成事業として研究を進めています。後者は、オレゴン大学と共同で、レーザーを用いてNi3Al箔表面に微細チャンネルを形成する研究を行い、対向流型マイクロケミカルリアクターの試作に成功しています。 |
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 図2 レーザー溶接を用いて試作した トラス型ハニカム構造体 |
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図1 95％冷間圧延箔（厚さ95μｍ）の |
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