JP2003117376A

JP2003117376A - メカニカルアロイング装置およびアルミニウム複合粉末の製造方法

Info

Publication number: JP2003117376A
Application number: JP2001316039A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Ogura; 佳積小倉; Atsushi Ono; 淳大野; Yasuhiro Sakaguchi; 康弘坂口
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2003-04-22

Abstract

(57)【要約】【課題】アルミニウム複合粉末の生産性を向上するこ
と。【解決手段】ＭＡ装置１００の容器１にアジテータア
ーム２を有する内筒３を入れて、ドーナッツ状のポット
Ｐを形成し、容器１および内筒３を水冷ジャケット１
２、１５により冷却する。これにより、ポットＰの体積
の割りに表面積が大きくなり、且つ内筒３およびアジテ
ータアーム２を冷却していることから、全体的に冷却能
力が向上し、ＭＡ装置１００の運転を停止して冷却を行
う時間が短縮化或いは省略できる。この結果、アルミニ
ウム複合粉末の生産性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、使用済み燃料集
合体を収納するバスケットを構成するアルミニウム複合
材の製造に好適なメカニカルアロイング装置およびアル
ミニウム複合粉末の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】核燃料サイクルの終期にあって燃焼を終
え使用できなくなった核燃料集合体を、使用済み核燃料
という。現在、この使用済み核燃料は、再処理するまで
貯蔵施設において貯蔵管理されている。例えば使用済み
燃料集合体を収容するキャスクやキャニスターと呼ばれ
る圧力容器では、角パイプを束ねて構成したバスケット
を胴本体に収納し、この角パイプ内に使用済み燃料集合
体を収容する。

【０００３】近年では、バスケットを構成する角パイプ
として、アルミニウム材にボロンを添加したものが用い
られ始めており、このような角パイプを用いれば、角パ
イプの間に配置していた中性子吸収材を省略できるか
ら、角パイプを最小間隔で配置することができる。この
ため、使用済み燃料プールでは、プールのピット内に挿
入できる角パイプの本数が増え、その分、使用済み燃料
集合体の収容数を増加させることができる。

【０００４】このような角パイプは、キャスク、横型サ
イロ、プール、ボールドなどの各種貯蔵方式にも適用す
ることができるが、バスケットを構成するにしてもその
生産すべき本数が多いので、角パイプを効率的に生産で
きる技術が要求されている。また、使用済み燃料集合体
から発生する中性子を確実に吸収する必要があるため、
角パイプの構造には高い健全性が要求される。

【０００５】また、角パイプは、使用済み燃料集合体を
貯蔵する際に使用するものであるが、当該角パイプ式の
バスケットの他に平板式のバスケットが知られており、
このような平板式のバスケットにおいても効率的な生産
性および構造の健全性が要求されている。さらに、加圧
水型炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）用の使
用済み燃料集合体は、その重量が大きいため、これを収
容するバスケットにはより大きな強度が求められる。

【０００６】このような角パイプ等の製造方法として
は、本願出願人による特許第３２０７８４１号に開示の
製造方法が知られている。この製造方法では、マトリッ
クス材としてのＡｌまたはＡｌ合金粉末に、ＢまたはＢ
化合物および酸化物などの第三粒子を添加し、メカニカ
ルアロイング（ＭＡ：Mechanical Alloying）を施すこ
とで、材料の強度向上を図る。

【０００７】ＭＡには、図８に示すような一般的なＭＡ
装置５００を用いる。このＭＡ装置５００は、容器５０
１内に複数のアジテータアーム５０２を枝状に突出させ
たアジテータ５０３を差し入れ、且つ容器５０１内に多
数のボール５０４を入れた構成であり、容器５０１には
水冷ジャケット５０５が設けられている。また、容器５
０１内部にはガス入口５０７からアルゴンガス等の不活
性ガスが導入され、粉末の酸化防止と共に空冷を行う。
不活性ガスは、ガス出口５０６から導出される。アジテ
ータ５０３は、モータ５０８により駆動される。符号５
０９は粉末投入口、符号５１０は粉末排出口である。

【０００８】当該ＭＡ処理により、Ａｌ粉末またはＡｌ
合金粉末がボール５０４により押しつぶされ且つ折りた
たまれて扁平化する。また、ＭＡ処理により、Ｂまたは
Ｂ化合物が微細粉砕されて、Ａｌマトリックス中に均一
にすり込まれ、合金化される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なＭＡ装置によりアルミニウム粉末と、ＢやＢ₄Ｃ等の
Ｂ化合物とを混合する場合には、次のような問題点があ
る。ＭＡ法では、ＡｌまたはＡｌ合金粉末等に対して機
械的エネルギーが加わることに起因して発熱するため、
アルミニウムが溶ける温度以下、或いは凝集する温度以
下で混合する必要があるが、ＭＡ装置の冷却能力には限
界があるため、一定温度に達した場合には冷却するため
に一旦装置を停止するか、回転を低くして発熱を抑える
必要がある。このため、生産性が向上しない。混合用のボールやアジテータによりＦｅ等の不純物
がＭＡ粉末に混入し、角パイプの靭性が低下する。ＭＡ法により処理したアルミニウム複合粉末は非常
に活性であるため、高温のままでＭＡ装置から排出する
と空気中の酸素と結合して燃焼する。これに対して、Ｍ
Ａ装置内で一定時間冷却を行う等の作業を行うと、その
間、ＭＡ処理ができないのでアルミニウム複合粉末の生
産性を低下させる原因となる。

【００１０】そこで、この発明の第一の目的は、上記ア
ルミニウム複合粉末の生産性を高めることにある。ま
た、この発明の第二の目的は、アルミニウム複合材の靭
性を向上することにある。更に、この発明の第三の目的
は、アルミニウム複合粉末の燃焼を防止することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明によるメカニカルアロイング装置では、
多数のボールを容器内に入れ、この容器内に複数のアジ
テータアームを有するアジテータを入れると共に、当該
アジテータにより攪拌するメカニカルアロイング装置に
おいて、前記容器の内面とアジテータの外面とを用いて
形成する環状の冷却面が含まれる。

【００１２】環状の冷却面とすることで、体積を増加さ
せた場合でも表面積を大きくできる。具体例については
後述するが（図４参照）、これに限定されるものではな
い。前記環状の冷却面としては、例えば断面矩形のドー
ナッツ形状をした冷却面を挙げることができる（図１参
照）。体積に対する表面積が大きい場合、冷却面が広く
なるため、冷却能力が高くなる。このため、メカニカル
アロイング中または後のアルミニウム複合粉末の冷却時
間が短時間で済むか或いは冷却することなく取り出すこ
とができ、アルミニウム複合粉末の生産性を高めること
ができる。

【００１３】つぎの発明によるメカニカルアロイング装
置では、複数種類の粉末が投入されると共にポット内を
冷却する冷却手段を有する容器と、前記容器内に入れた
複数のボールと、前記容器内に位置し且つ複数のアジテ
ータアームを枝状に設け、実質的に環状となるポットを
形成するアジテータとが含まれる。

【００１４】環状となるポットは、通常のポットに比べ
て体積に対する表面積を大きくできるから、冷却能力を
高くできる。このため、メカニカルアロイング中または
後のアルミニウム複合粉末の冷却時間が短時間で済むか
或いは冷却することなく取り出すことができるので、ア
ルミニウム複合粉末の生産性を高めることができる。な
お、環状のポットには、少なくとも下記図１、５、７に
示す形状のものが含まれる。

【００１５】また、この発明のメカニカルアロイング装
置では、複数種類の粉末が投入されると共にポット内を
冷却する冷却手段を有する容器と、前記容器内に入れた
複数のボールと、前記容器内に位置し且つ複数のアジテ
ータアームを枝状に設け、実質的に環状となるポットを
形成するアジテータとを含むので、アルミニウム複合粉
末の生産性を高められる。

【００１６】つぎの発明によるメカニカルアロイング装
置は、上記構成において、更に、前記アジテータに冷却
手段を設けたものである。アジテータに冷却手段を設け
ることで、容器内の冷却能力を高めることができるか
ら、更にアルミニウム複合粉末の生産性を高めることが
できる。冷却手段としては、例えばアジテータ内に形成
した水冷ジャケットや、アジテータに設けたペルチェ素
子等を挙げることができる。

【００１７】つぎの発明によるメカニカルアロイング装
置は、上記構成において、更に、前記アジテータアーム
に冷却手段を設けたものである。アジテータアームに冷
却手段を設けることで、容器の内面とアジテータの外面
のようにメカニカルアロイングが行われている周囲から
冷却するのではなく、メカニカルアロイングが行われて
いる領域内を直接冷却できる。このため、冷却能率が更
に向上し、アルミニウム複合粉末の生産性を更に高める
ことができる。

【００１８】つぎの発明によるメカニカルアロイング装
置は、多数のボールを入れた容器内にアルミニウム粉末
と中性子吸収材粉末との混合粉末を入れ、容器内を攪拌
するメカニカルアロイング装置において、前記ボール自
体またはボールの表面を、アルミニウム複合材の機械的
性能を劣化させない材料で構成したものである。

【００１９】メカニカルアロイング中にボールの材料が
混合粉末に混入することで、アルミニウム複合材の靭性
等が低下するが、ボール自体或いはボール表面をアルミ
ニウム複合材の機械的性質を低下させない材料で構成す
ることで、係る材料が混合粉末に混入しても、前記靭性
低下等の諸問題を発生させない。このため、アルミニウ
ム複合材の信頼性を向上させ、例えば使用済み燃料集合
体を収納するバスケットの材料として好適なものとな
る。

【００２０】前記アルミニウム粉末にはアルミニウム合
金粉末が含まれ、前記中性子吸収材にはボロンやボロン
化合物の粉末が含まれる。また、ボールを用いる限り、
メカニカルアロイング装置の形式は問わない。

【００２１】つぎの発明によるメカニカルアロイング装
置は、多数のボールを入れた容器内にアルミニウム粉末
と中性子吸収材粉末との混合粉末を入れ、容器内を攪拌
するメカニカルアロイング装置において、前記ボール自
体またはボールの表面を、酸化物、窒化物、炭化物また
は硼化物からなる材料で構成したものである。

【００２２】メカニカルアロイング中にボールの材料で
ある酸化物等が混合粉末に混入することで、アルミニウ
ムマトリックス中に分散され、結晶粒子のすべりを阻害
する結果、材料の強度をさらに高くすることができる。
なお、ボールから酸化物等を混入させると同時に、混合
粉末にこれら酸化物等の粒子を添加することを妨げな
い。

【００２３】つぎの発明によるメカニカルアロイング装
置は、多数のボールを容器内に入れ、この容器内に複数
のアジテータアームを有するアジテータを入れると共
に、当該アジテータにより攪拌するメカニカルアロイン
グ装置において、前記アジテータアーム自体またはアジ
テータアームの表面を、アルミニウム複合材の機械的性
能を劣化させない材料で構成したものである。

【００２４】メカニカルアロイング中にアジテータアー
ムの材料が混合粉末に混入することで、アルミニウム複
合材の靭性等が低下するが、アジテータアーム自体或い
はアジテータアーム表面をアルミニウム複合材の機械的
性質を低下させない材料で構成することで、係る材料が
混合粉末に混入しても、前記靭性低下等の諸問題を発生
させない。このため、アルミニウム複合材の信頼性を向
上させ、例えば使用済み燃料集合体を収納するバスケッ
トの材料として好適なものとなる。

【００２５】特に、上記材料としてはＡｌ₂Ｏ₃を用いる
のが好適である。

【００２６】つぎの発明によるメカニカルアロイング装
置は、アルミニウム粉末と中性子吸収材粉末との混合粉
末を入れる容器が処理後の粉末を排出する粉末排出口を
有し、当該容器内に多数のボールを入れ、容器内を攪拌
するメカニカルアロイング装置において、前記粉末排出
口に、内部が不活性ガス雰囲気となるタンク内に前記処
理後の粉末を一時的に入れて冷却するバッファータンク
を設けたものである。

【００２７】メカニカルアロイング処理ではアルミニウ
ム粉末に機械的エネルギーが加わるために発熱する。処
理後に高温となったアルミニウム粉末をそのまま空気中
に取り出すと、酸化して燃焼を起こす。そこで、容器か
ら排出する場合には、一時的にバッファータンク内に処
理後の粉末を入れてそこで冷却を行う。冷却手段は、自
然冷却または強制冷却のどちらでも良い。このようにす
れば、アルミニウム粉末が燃焼することがない。また、
バッファータンクが容器と別にあることで、バッファー
タンクに処理後のアルミニウム粉末を入れておけば、容
器内で次のアルミニウム粉末を処理できる。このため、
アルミニウム複合粉末の生産性が向上する。

【００２８】つぎの発明によるメカニカルアロイング装
置は、アルミニウム粉末と中性子吸収材粉末との混合粉
末を入れる容器が処理後の粉末を排出する粉末排出口を
有し、当該容器内に多数のボールを入れると共に複数の
アジテータアームを有するアジテータを入れ、当該アジ
テータにより容器内を攪拌するメカニカルアロイング装
置において、前記容器の内面とアジテータの外面とを用
いて形成する環状の冷却面が含まれると共に、前記ボー
ル自体またはボールの表面を、アルミニウム複合材の機
械的性能を劣化させない材料で構成し、且つ前記粉末排
出口に、内部が不活性ガス雰囲気となるタンク内に前記
処理後の粉末を一時的に入れて冷却するバッファータン
クを設け、更に前記容器内に前記混合粉末を自動計量し
て投入する自動投入手段を備えたものである。

【００２９】このシステムでは、環状の冷却面により容
器内の冷却能力を高めることができるので、アルミニウ
ム粉末の冷却負担が減る。また、バッファータンクに一
時的に処理後のアルミニウム粉末を入れて冷却するの
で、次の混合粉末を自動計量投入装置により容器内に投
入して処理できるので、連続的な運転が可能となり、生
産性が向上する。また、ボールの材料が混合粉末に混入
しても、アルミニウム複合材の靭性等を劣化させること
がないので、信頼性の高い材料を提供できる。

【００３０】つぎの発明によるアルミニウム複合粉末の
製造方法では、容器内に投入したアルミニウム粉末と中
性子吸収材粉末との混合粉末をメカニカルアロイングす
る手順と、当該メカニカルアロイング処理後の粉末を不
活性ガス雰囲気のバッファータンクに入れる手順と、バ
ッファータンクにおける粉末の冷却期間に、前記容器内
に次のアルミニウム粉末と中性子吸収材粉末との混合粉
末を投入してメカニカルアロイングする手順とが含まれ
る。

【００３１】係る手順をもってすれば、容器内でアルミ
ニウム粉末を冷却する必要がないため、生産性が向上す
る。また、アルミニウム粉末が燃焼することがない。

【００３２】つぎの発明によるアルミニウム複合粉末の
製造方法では、アルミニウム粉末と中性子吸収材粉末と
の混合粉末をメカニカルアロイングするにあたり、処理
後のアルミニウム複合材の機械的性能を劣化させない材
料で構成したボールまたは当該材料がコーティングされ
たボールを用いるものである。

【００３３】アルミニウムにボールの材料が混入して処
理後のアルミニウム複合材の機械的性質を劣化させるこ
とがあるが、用いるメカニカルアロイング装置を選定す
る場合、上記のような問題を起こさないボールを持つ装
置によりメカニカルアロイングを行うと良い。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、この発明につき図面を参照
しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこ
の発明が限定されるものではない。また、この実施の形
態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、
或いは実質的同一のものが含まれる。

【００３５】（実施の形態１）図１は、この発明の実施
の形態１に係るＭＡ装置を示す断面図である。図２は、
図１に示したＭＡ装置のアジテータ部分を示す拡大断面
図である。このＭＡ装置１００は、アルミニウム粉末を
ＭＡ処理するのに好適であり、蓋により内部を密閉可能
な円筒形の容器１と、複数のアジテータアーム２を有す
る内筒（アジテータ）３と、内筒３を回転駆動するモー
タ４と、粉末を投入する粉末投入口５と、ＭＡ処理した
粉末を一時的に取り出すバッファータンク６と、制御装
置７とを備えたシステム構成である。容器１および内筒
３はステンレス製である。また、容器１および内筒３に
より形成されるドーナッツ形状のポットＰには、複数の
ボール８が投入されている。なお、同図ではボール８の
数や動きを省略して記載したが、実際は、ポットＰの体
積に対して所定の割合を占めるだけのボール８が投入さ
れる。

【００３６】一般的なボールの材料は鉄系であるが、こ
の発明のボール８では、ＡｌまたはＡｌ合金粉末へのＦ
ｅ混入に起因した材料の靭性低下を防止するため、ボー
ル材料としてＡｌまたはＡｌ合金に混入しても靭性低下
を起こさない材料を用いるようにする。好ましくは、酸
化物、窒化物、炭化物、硼化物等の材料、具体例として
はＡｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ、ＴｉＯ₂、Ｃ
ｒ₂Ｏ₃、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＢＮ、ＳｉＣ、ＷＣ、Ｃｒ₃Ｃ₂、Ｚ
ｒＢ₂、Ｂ₄Ｃ等を用いる。或いは、鉄製のボールの表面
にセラミックス等をコーティングしたものを用いる。ま
た、後述するように、材料強度向上の観点からこれらを
積極的にＡｌまたはＡｌ合金粉末に混入添加させるよう
にしても良い。係る構成は、上記従来のＭＡ装置５００
（図８参照）に適用しても効果的である。

【００３７】内筒３を駆動するモータ４は、制御装置７
によりその駆動停止や回転数等が制御される。粉末投入
口５には、粉末を自動計測して投入する自動計量投入装
置９が設けられている。この自動計量投入装置９は、公
知の装置を用いることができ、例えば一旦トレイ上に粉
末を載せると共にこのトレイに設けた重量センサにより
トレイ上の粉末の重量を検出し、制御装置により所定量
か否かを判断する（詳細は図示省略）。粉末は自動計量
投入装置９の上流に設けたホッパ１０に投入されてい
る。粉末量の調整は、バルブ１１により行う。

【００３８】容器１の内面近傍には水冷ジャケット１２
が設けられている。水冷ジャケット１２は、外部に設け
た水タンク１３から供給を受ける。水タンク１３からの
水の供給は、流量調整弁１４により制御される。また、
内筒３の外周面近傍にも水冷ジャケット１５が設けられ
ている。この水冷ジャケット１５は、内筒３下部の導入
路１６と連結し、更に内筒３上部の排出路１７に連結し
てある。水タンク１３からの配管１８は合流部１９に接
続され、回転する導入部１６の配管を介して内筒３の水
冷ジャケット１５に導入される。排出路１７はモータ軸
２０内を貫通し、分岐部２０ａにより外部に分岐され、
その分岐先はコンデンサー２８に接続されている。コン
デンサー２８の冷却媒体には、空気、水その他の冷媒を
用いることができ、コンデンサー２８はそれらに応じた
構造を採用する。

【００３９】前記水冷ジャケット１２は、容器壁内に螺
旋状に形成しても良いし、全体で一室または複数室を有
するようにしても良い（同図では簡略化のため一室構造
として記載した）。また、容器１の外周にパイプを巻き
付けることで形成しても良い。前記内筒３は、筒状の外
部円筒３ａに対して小径の内部円筒３ｂを差し込むこと
で水冷ジャケット１５となる空間を形成する。螺旋状の
水冷ジャケット１５を形成する場合は、内部円筒３ｂの
外面または外部円筒３ａの内面に、螺旋状の突起を設け
れば良い。また、内筒３の内周にパイプを巻き付けるこ
とで形成しても良い。

【００４０】また、内筒３には、複数のアジテータアー
ム２が枝状に突出しており、各アジテータアーム２内に
は冷却水路２１が形成されている。図２に示すように、
アジテータアーム２内の冷却水路２１は、内部の水冷ジ
ャケット１５に連結しており、この水冷ジャケット１５
から冷却水の供給を受ける。アジテータアーム２の下側
冷却水路２１ａの入口部分近傍には、当該冷却水路２１
ａに積極的に冷却水を入れるための、案内壁２２が形成
されている。冷却水は、この案内壁２２により冷却水路
２１ａに導かれ、上側の冷却水路２１ｂから水冷ジャケ
ット１５に導出される。アジテータアーム２は、冷却水
路２１を形成するために分割片を溶接した構造であり、
且つ内筒３に対して溶接固定される。なお、案内壁２２
は、図示したような半円形に限定されず、一方の冷却水
路２１ａに冷却水を導くことができれば、その形状及び
取り付け位置は限定されない。

【００４１】また、一般的なアジテータアーム２の材料
であるＦｅがアルミニウム粉末に混入することで材料の
靭性低下を引き起こすことになるため、アジテータアー
ム２自体をアルミニウム粉末に混入しても靭性低下を起
こさない材料により形成するか、或いはアジテータアー
ム２の表面に係る材料をコーティングするのが好まし
い。図３に示すように、アジテータアーム２の表面にコ
ーティング層２３を形成する場合は、アジテータアーム
２と内筒３とを同じ材料にできるので溶接が容易である
（溶接部２４）。アジテータアーム２の表面に対するコ
ーティングには、蒸着、溶射、メタルインサートモール
ド、溶接等の方法を適宜選択して用いる。

【００４２】更に、上記同様の観点から、容器１の内面
１ａおよび内筒３の外面３ｃに、アルミニウム粉末へ混
入しても靭性低下を起こさない材料をコーティングする
ようにしても良い。容器内面１ａおよび内筒外面３ｃか
らもアルミニウム粉末に構成材料が混入することがある
からである。また、容器１および内筒３自体を係る材料
により構成しても良い。前記材料としては、例えば酸化
物、窒化物、炭化物、硼化物等の材料、具体例としては
Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ、ＴｉＯ ₂、Ｃｒ₂
Ｏ₃、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＢＮ、ＳｉＣ、ＷＣ、Ｃｒ₃Ｃ₂、Ｚｒ
Ｂ₂、Ｂ₄Ｃ等を挙げることができる。また、上記同様に
係る構成は、従来のＭＡ装置５００（図８参照）に適用
しても効果的である。

【００４３】図１に戻り、容器１内にはアルゴンガスや
ヘリウムガス等の不活性ガスを導入するガス入口２６が
設けられている。この不活性ガスにより内部の冷却を行
い、その後、不活性ガスは底部のガス出口２５から導出
される。ガス入口２６には、図示しないガスタンクおよ
び流量調整弁が接続されている。

【００４４】バッファータンク６は、加熱され活性状態
のアルミニウム粉末が空気中の酸素に触れて燃焼するの
を防止するためのものである。このため、バッファータ
ンク６には、アルゴンガスやヘリウムガス等の不活性ガ
スを導入するガス入口３２と、当該不活性ガスを導出す
るガス出口３１とが設けられている。また、バッファー
タンク６には、同図に示すような水冷ジャケット３３を
設けるのが好ましい。水冷ジャケット３３は、水タンク
１３から水の供給を受ける。また、この水冷ジャケット
３３は、容器１の水冷ジャケット１２と連結している。
水冷ジャケット３３の代わりに、タンク外周に放熱フィ
ンを設けても良い（図示省略）。さらに、バッファータ
ンク６を脱着可能に設け、バッファータンクが満杯にな
ったら次の受入のために空のバッファータンク６と交換
し、満杯になったバッファータンク６のアルミニウム粉
末は別の場所で冷却するようにしてもよい。このように
すると、処理後のアルミニウム粉末をバッファータンク
６で冷却するための時間にほとんど制約がなくなるの
で、ＭＡ処理の稼働率を高くできる。

【００４５】空冷および水冷により内部のアルミニウム
粉末を不活性ガス雰囲気で冷却することで、アルミニウ
ム粉末の燃焼を防止できる。粉末の排出口２７とバッフ
ァータンク６との間には、ＭＡ処理した粉末を取り出す
際に開放する弁３４が設けられている。当該弁３４とし
ては、流量を調整する必要がないため、例えばスルーコ
ンジット型弁等が好適である。また、弁３４の開閉動作
は制御装置７の指令に基づいて行う。また、バッファー
タンク６の底部には、粉末の排出口３５が設けられてい
る。排出した粉末は、図示しないコンベヤ等に設置した
ボックス３６に入れられ、所定場所まで搬送される。

【００４６】次に、このＭＡ装置１００によるＡｌまた
はＡｌ合金粉末のＭＡ処理について説明する。キャスク
やキャニスターのバスケットに用いる角パイプには、Ｂ
またはＢ化合物を添加したアルミニウム複合材を用い
る。更に、このアルミニウム複合材では、ＢまたはＢ化
合物のほかに、酸化物などの第三粒子を添加し、ＭＡを
施すことにより、材料強度の向上を図る。そのために
は、まず、上記ポットＰ内にマトリックス材としてのＡ
ｌまたはＡｌ合金粉末と、中性子吸収材であるＢまたは
Ｂ化合物の粉末と、酸化物、窒化物、炭化物または硼化
物を含む第三粒子とを投入する。

【００４７】なお、混合粉末の投入の際は、予め混合粉
末を自動計量投入装置９により計量し、所定量に達した
場合にポットＰ内に投入するようにする。ホッパ１０に
貯める混合粉末は、Ｖミキサー等で混合されている。な
お、自動計量投入装置９に入れる際に、自動計量投入装
置９内にて前記アルミニウム粉末、ＢまたはＢ化合物、
及び第三粒子を混合するようにしても良い。その場合、
図示したホッパ１０とバルブ１１とが夫々に必要にな
る。また、混合粉末をポットＰに投入するに先立ち、当
該ポットＰ内にアルゴンガス等の不活性ガスを導入して
不活性ガス雰囲気としておく。

【００４８】この場合の第三粒子の添加量は、０．１重
量％以上３０重量％以下とする。０．１重量％よりも小
さいと、強度向上の効果がなく、３０重量％よりも大き
いと製作した材料の伸びが低下するからである。また、
Ａｌマトリックス中における前記第三粒子の平均粒径
は、０．０１μｍ以上１０μｍ以下とする。０．０１μ
ｍより小さいものは、市場において非常に高価であって
大量に入手し難いものである。また、１０μｍより大き
いものは、材料の強度向上に寄与しにくいためである。

【００４９】つぎに、ＢまたはＢ化合物の添加量は、１
重量％以上２０重量％以下とする。１重量％よりも小さ
いと中性子吸収能に不足が生じ、２０重量％より大きい
と材料の伸びおよび靭性が低下するからである。また、
ＢまたはＢ化合物の平均粒径は、０．０１μｍ以上１０
０μｍ以下とする。０．０１μｍより小さいものは高価
であり、１００μｍより大きいものは強度の低下を招く
からである。

【００５０】また、中性子吸収能を有する元素であれ
ば、ＢまたはＢ化合物のほか、Ｃｄ、Ｈｆ、希土類元素
などの中性子吸収断面積の大きなものを用いるようにし
てもよい。たとえば沸騰水型炉（ＢＷＲ：Boiling Wate
r Reactor）の場合には、主にＢまたはＢ化合物が用い
られるが、ＰＷＲの場合には、Ａｇ−Ｉｎ−Ｃｄ合金が
用いられる。なお、Ａｇ−Ｉｎ−Ｃｄ合金の組成は、Ｉ
ｎを１５重量％、Ｃｄを５重量％にするのが一般的であ
る。希土類元素には、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｇｄなどの酸化物を
用いることができる。

【００５１】第三粒子に用いる酸化物としては、たとえ
ばＡｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ、ＴｉＯ₂、Ｃ
ｒ₂Ｏ₃を挙げることができる。窒化物としてはたとえば
Ｓｉ₃Ｎ₄、ＢＮを用いることができる。また、炭化物に
はたとえばＳｉＣ、ＷＣ、Ｃｒ₃Ｃ₂を、硼化物としては
たとえばＺｒＢ₂を用いることができる。なお、用いる
第三粒子は、ここに例示したものに限定されず、これ以
外のものも必要に応じて適宜選択することができる。

【００５２】第三粒子については、予めＡｌまたはＡｌ
合金粉末に混合するものと、上述した通りボール８やア
ジテータアーム２等のＭＡ装置１００の構成部品から混
入するものがある。例えばこの場合では、ボール８を構
成する材料またはボール８にコーティングする材料は、
上記酸化物、窒化物、炭化物又は硼化物となる。

【００５３】使用し得るＡｌまたはＡｌ合金粉末は、純
アルミニウム地金（ＪＩＳ１ｘｘｘ系）、Ａｌ−Ｃｕ系
アルミニウム合金（ＪＩＳ２ｘｘｘ系）、Ａｌ−Ｍｇ
系アルミニウム合金（ＪＩＳ５ｘｘｘ系）、Ａｌ−Ｍ
ｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金（ＪＩＳ６ｘｘｘ系）、
Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金（ＪＩＳ７ｘｘ
ｘ系）、Ａｌ−Ｆｅ系アルミニウム合金（Ｆｅ含有率が
１〜１０重量％）の他にも、たとえばＡｌ−Ｍｎ系アル
ミニウム合金（ＪＩＳ３ｘｘｘ系）などがあり、強
度、延性、加工性、耐熱性など必要とする特性に応じて
選択することが可能である。

【００５４】また、これらのＡｌまたはＡｌ合金には、
均一で微細な組織を持つ急冷凝固粉を使用する。この急
冷凝固粉を得るための急冷凝固法としては、単ロール
法、双ロール法、エアアトマイズやガスアトマイズなど
のアトマイズ法といった周知技術を採用できる。このよ
うな急冷凝固法によって得られたＡｌ合金粉末には、平
均粒径が５〜１５０μｍのものを用いるのが好ましい。

【００５５】その理由は、平均粒径が５μｍ未満では微
粉のために各粒子が擬集をするので、結局大きな粒子の
塊になることとアトマイズ法による製造の限界（微細な
粉末だけを分け取る必要があり、粉末製造歩留が極端に
悪化して、コストを急増させる）のためであり、平均粒
径が１５０μｍを超えると急冷凝固でなくなるなどのア
トマイズ法による製造の限界と、微細な添加粒子との均
一混合が困難になるといった問題とのためである。最も
望ましい平均粒径は５０〜１２０μｍである。急冷擬固
の急冷速度は、１０²℃／ｓｅｃ以上、望ましくは１０³
℃／ｓｅｃ以上である。

【００５６】一方、上記ＡｌまたはＡｌ合金粉末と混合
するＢまたはＢ化合物は、特に高速中性子の吸収能が大
きいという特徴を有している。なお、本発明で使用可能
な好適なＢ化合物としては、Ｂ₄Ｃ、Ｂ₂Ｏ₃ などがあ
る。なかでもＢ₄Ｃは、単位量当たりのＢ含有量が多く
少量の添加で大きな中性子吸収能を得られる他、非常に
高い硬度を有するなど構造材への添加粒子として特に好
適である。なお、第三粒子は、酸化物、窒化物、炭化物
または硼化物から構成されるが、これら以外の粒子を含
むことを妨げない。たとえば高強度性を付与するための
添加元素として、エタノール（C₂H₅OH）、Ｚｒ、Ｔｉな
どを混ぜておくようにしてもよい。

【００５７】ＭＡ処理によりＡｌまたはＡｌ合金粉末と
Ｂ４Ｃ粉末を混合する場合、これら混合粉末に対してエ
タノールを１８〜２２ｍｌ／ｋｇ、好ましくは２０ｍｌ
／ｋｇ程度添加することで、Ａｌ₄Ｃ₃がＡｌ粉末とＢ₄
Ｃ粉末との間に析出し、高温高強度で伸び特性に優れる
アルミニウム複合材料が得られる。

【００５８】続いて、上記配合割合にて投入した混合粉
末をＭＡ処理する。このＭＡ処理にあたり、予め容器１
および内筒３の水冷ジャケット１２，１５に冷却水を流
し、ポットＰ内を冷却しておく。水タンク１３に貯めら
れている冷却水は、図示しないポンプにより夫々の水冷
ジャケット１２，１５に送られる。水冷ジャケット１
２，１５による冷却手段には、ＡｌまたはＡｌ合金がＭ
Ａ処理時の機械的エネルギーにより発熱した場合でも、
少なくとも融点を超えない位まで冷却できる冷却能力が
必要である。このため、冷却水の流量や水冷ジャケット
の形状や体積等は、係る条件を満たすように決定する。
なお、冷却水は、図１中の符号Ａ→Ｂ→Ｃのように循環
する循環式とするのが好ましい。

【００５９】また、高強度性を付与するための添加元素
として、エタノールを添加した場合、焼結ビレット製造
時のガス発生が問題となるが、不活性ガス雰囲気におい
て１５０℃以上加熱することで、粉末に吸着しているエ
タノールが除去されて、焼結時の真空焼成が容易にな
る。即ち、ＭＡ処理時の発熱を利用してエタノールを除
去し、真空焼成時のガス発生を防止することが可能であ
り、このため、水冷ジャケット１２，１５および不活性
ガスによる冷却は、ポットＰ内が１５０℃未満になるま
で冷却能力は必要でない。

【００６０】ＭＡ処理を行う場合、制御装置７はモータ
４を駆動制御して内筒３を容器１内で回転させる。ＭＡ
処理中、ボール８はアジテータアーム２により攪拌され
容器１内を循環し、その過程でボール８同士がぶつかり
合い、ＡｌまたはＡｌ合金粉末がボール８により粉砕お
よび圧接され、更には押しつぶされ且つ折りたたまれて
扁平化する。また、ＭＡ処理により、ＢまたはＢ化合物
および第三粒子が微細粉砕されて、Ａｌマトリックス中
に均一にすり込まれる。また、これらの扁平粒子はＭＡ
後にＡｌ或いはＡｌ合金および第三粒子を含んだ通常の
粒子形状になる。

【００６１】ここで、ＭＡ処理中において、混合粉末中
にボール８からＦｅが混入することはない。ボール８自
体は、酸化物等で構成され且つボール材料は上記第三粒
子として材料強度向上に寄与するものであるから、ボー
ル材料の混入の有無にかかわらず、アルミニウム複合材
料の靭性低下は防止されることになる。

【００６２】このように第三粒子を添加し且つＭＡ処理
を施すことにより、材料強度を飛躍的に向上させること
ができる。具体的には、通常の混合装置（たとえばクロ
スロータリーミキサーやＶミキサーなど）を用いて混合
し焼結形成した材料に比べて、その強度を３倍まで向上
できることが判った。また、高い硬度を有するＢまたは
Ｂ化合物を微細かつ均一にマトリックス中に分散し、そ
れによってＢの凝集を防止するようにしているので、押
出性を向上することができる。このため、押出用のダイ
スの磨耗低減にも効果がある。

【００６３】なお、第三粒子の添加にあたっては、Ａｌ
粉末またはＡｌ合金粉末を予め酸化処理してその粒子の
表面に酸化皮膜を形成し、上記ＭＡ工程において当該酸
化皮膜を微細に粉砕し、Ａｌマトリックス中に分散させ
るようにしてもよい。Ａｌ粉末またはＡｌ合金粉末の酸
化処理は、原料粉末を大気中で加熱処理することにより
行う。Ａｌ粉末またはＡｌ合金粉末を加熱容器に入れ、
４００℃〜５００℃で加熱しつつ攪拌する。これを数時
間行うことにより、Ａｌ粉末またはＡｌ合金粉末の表面
に十分な酸化皮膜を形成することができる。

【００６４】次に、このＭＡ装置１００は、ポットＰが
ドーナッツ形状をしていることから冷却能力が極めて高
い。特に上記アルミニウム複合粉末を効率的に製造する
場合、ポットＰの体積を大きくする必要があるところ、
従来形式のＭＡ装置５００をそのまま大型化すると、ポ
ットＰ内壁の面積が体積増加に比べて余り増加しない。
このため、水冷を主冷却手段とするＭＡ装置１００では
冷却能力が不足することになり、生産性を低下させると
いう問題があった。一方、ポットＰをドーナッツ型にす
ると、ポット体積を増加させた場合でもポット内面の面
積を大きくできるという利点がある。このため、冷却面
積が大きくなってポットＰ内の冷却効率が向上するか
ら、生産性が飛躍的に向上する。

【００６５】図４を用いて具体例に説明すると、ＭＡ装
置を大型化する場合、容積Ｖは直径Ｄの３乗に比例し、
表面積Ａは直径Ｄの２乗に比例して大きくなり、従来構
成のＭＡ装置５００（図中（ａ））では、直径Ｄを大き
くするに従ってＡ／Ｖ値が小さくなる（図中（ｂ）の表
参照）。これに対して、上記実施の形態１に係るＭＡ装
置１００は、ポットがドーナッツ形状であるから（図中
（ｃ））、同じ容積比で高いＡ／Ｖ値を得ることができ
る（図中（ｄ）の表参照）。なお、同表中の符号ｄは、
内筒の直径である。このように、同じ容積比であっても
ポット内面の面積を大きくできるので、冷却効率が向上
することが判る。特に容積比が高いもの程、その差が顕
著となる。

【００６６】そして、ドーナッツ型のポットＰはポット
内面の面積を増やすことのみならず、内筒３に水冷ジャ
ケット１５を設けることを可能としている。即ち、従来
のアジテータでは、回転軸に冷却水路を設けるのは困難
であり、設けたとしても水路径が極めて小さくなり且つ
十分な表面積が確保できないため、ポット内の冷却には
適していなかったが、ポットＰをドーナッツ形状とする
ことで、内筒３に十分な径または容積を持つ水冷ジャケ
ット１５を設けることが可能になったので、上記表面積
の増大と相俟ってポットＰの冷却に好適となる。ＭＡ装
置１００の冷却能力が向上すると、従来のようにＭＡ装
置５００を停止して冷却する必要がなくなるので、生産
性を飛躍的に向上できる。

【００６７】また、このＭＡ装置１００では、アジテー
タアーム２を冷却しているので、冷却能力を更に高める
ことができる。即ち、アジテータアーム２の部分の面積
は、複数本合わせるとある程度の面積を有し且つボール
８と直接当たることから、高い冷却効率を実現してい
る。

【００６８】次に、ＭＡ処理したＡｌ複合粉末は、弁３
４を開放することで排出口２７からバッファータンク６
内に排出される。バッファータンク６内は、不活性ガス
雰囲気であり且つ水冷ジャケット３３による冷却が行わ
れている。Ａｌ複合粉末は、ＭＡ処理により加熱状態に
あり外部の空気に触れると燃焼する恐れがあるため、不
活性ガス雰囲気中で燃焼を起こさせることなく冷却す
る。そして、所定温度まで冷却した後、排出口３５から
Ａｌ複合粉末を排出する。次の混合粉末のＭＡ処理時に
は、弁３４を閉じる。また、次のＭＡ処理は、バッファ
ータンク６でＡｌ複合粉末を冷却している期間に行う。
このようにすれば、Ａｌ複合粉末を安全に取り出すこと
ができる。また、ポットＰ内で冷却する必要がないた
め、一旦Ａｌ複合粉末をバッファータンク６に取り出せ
ば、次のＭＡ処理を進めることができる。このため、ア
ルミニウム複合粉末の生産性が向上する。

【００６９】（実施の形態２）図５は、この発明の実施
の形態２に係るＭＡ装置を示す断面図である。このＭＡ
装置２００は、アジテータ２０１が円錐形状である点に
特徴があり、その他の構成は、上記実施の形態１のＭＡ
装置１００と略同様の構成であるからその説明を省略す
る。アジテータ２０１の外面近傍には水冷ジャケット２
０２が形成されている。この水冷ジャケット２０２で
は、アジテータ２０１の回転軸２０３に設けた分岐部２
０４から冷却水が導入出される。水冷ジャケット２０２
は、アジテータ２０１全体に一室設けても良いし、円錐
バネのように螺旋状に形成しても良い（図示省略）。

【００７０】円錐形状のアジテータ２０１はステンレス
製であり、例えば、内円錐部２０１ａの外面に水冷ジャ
ケット２０２を構成する所定の突起を形成し（図示省
略）、この内円錐部２０１ａを外円錐部２０１ｂの内部
に入れ込み、蓋２０１ｃをすることで形成される。ま
た、このＭＡ装置２００では、アジテータアーム２０５
内に冷却水路が設けられていない。即ち、アジテータア
ーム２０５に冷却水路を設けなくても、アジテータ２０
１に設けた水冷ジャケット２０２により十分な冷却が行
える場合は、アジテータアーム２０５の冷却は必要な
い。勿論、アジテータアーム２０５に冷却水路を設けれ
ば、より冷却能力が向上する。

【００７１】円錐形状のアジテータ２０１を用いること
で、ドーナッツ型のポットＰの場合に比べ、同じ容積で
あってもその表面積を大きくできる。このため、ポット
Ｐ内の冷却能力が向上するから、アルミニウム複合粉末
の生産性が飛躍的に高くなる。なお、円錐斜面２０１ｄ
は、図６（ａ）に示すように多少湾曲していても構わな
いし、同図（ｂ）に示すように円錐台形状となっていて
も構わない。また、同図（ｃ）に示すように、一部円筒
形状となっていても構わない。これらは何れの場合もそ
の表面積を増加できるので、冷却能力の向上に好適であ
る。

【００７２】（実施の形態３）図７は、この発明の実施
の形態３に係るＭＡ装置を示す断面図である。このＭＡ
装置３００は、容器３０１およびアジテータ３０２が全
体的に太鼓形状となり、ポット内面が球面となる点に特
徴がある。その他の構成は、実施の形態１に係るＭＡ装
置１００と同様であるからその説明を省略する。

【００７３】アジテータ３０２の外面には複数のアジテ
ータアーム３０３が突出している。アジテータ３０２の
外面近傍には水冷ジャケット３０４が形成されている。
また、アジテータアーム３０３の内部には冷却水路３０
５が形成されており、この冷却水路３０５は前記水冷ジ
ャケット３０４と繋がっている（詳細は図２参照）。太
鼓形状のアジテータ３０２はステンレス製であり、例え
ば、内太鼓部３０２ａの外面に水冷ジャケット３０４を
構成する所定の突起を形成し（図示省略）、この内太鼓
部３０２ａを外太鼓部３０２ｂの内部に入れ込むことで
形成される。

【００７４】この水冷ジャケット３０４では、アジテー
タ３０２の回転軸３０５に設けた分岐部３０６から導入
出される。水冷ジャケット３０４は、アジテータ３０２
全体に一室設けても良いし、螺旋状に形成しても良い
（図示省略）。また、容器３０１の内面近傍にも水冷ジ
ャケット３０７が形成されている。

【００７５】太鼓形状のアジテータ３０２を用いること
で、ドーナッツ型のポットＰの場合に比べ、同じ容積で
あってもその表面積を大きくできる。このため、ポット
Ｐ内の冷却能力が向上するので、アルミニウム複合粉末
の生産性が高くなる。なお、アジテータ３０２の一部に
球面を形成するようにしても、表面積を増加できるので
冷却能力の向上に役立つ。また、円錐形状の場合に比べ
てポット容量が全体的に均一であるから、ボール８が均
一に流れ、好ましいＭＡ処理ができる。また、ＭＡ装置
３００は、全体的に太鼓形状ではなく、完全な球状とす
るようにしても同様の効果がある。

【００７６】上記実施の形態１〜３のＭＡ装置１００〜
３００は、ＡｌまたはＡｌ合金粉末をＭＡ処理するのに
好適であるが、これに限定されるものではない。例えば
チタン合金やマグネシウム合金等の活性金属をＭＡ処理
するのに適している。また、このＭＡ装置１００〜３０
０により製造したＡｌ複合粉末は、使用済み燃料集合体
を収納するバスケットの材料として好適である。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のメカニ
カルアロイング装置では、ボールを入れる容器の内面
と、攪拌するアジテータの外面とを用いて形成する環状
の冷却面を有するので、冷却能力が高まり、生産性が向
上する。

【００７８】また、この発明のメカニカルアロイング装
置では、複数種類の粉末が投入されると共にポット内を
冷却する冷却手段を有する容器と、前記容器内に入れた
複数のボールと、前記容器内に位置し且つ複数のアジテ
ータアームを枝状に設け、実質的に環状となるポットを
形成するアジテータとを含むので、アルミニウム複合粉
末の生産性を高められる。

【００７９】また、この発明のメカニカルアロイング装
置では、アジテータに水冷手段を設けたので、冷却能力
が更に高くなるから、アルミニウム複合粉末の生産性を
より高められる。

【００８０】また、この発明のメカニカルアロイング装
置では、アジテータアームに冷却手段を設けたので、冷
却能力が更に高くなるから、アルミニウム複合粉末の生
産性をより高められる。

【００８１】また、この発明のメカニカルアロイング装
置では、メカニカルアロイングに用いるボール自体また
はボールの表面を、アルミニウム複合材の機械的性能を
劣化させない材料で構成する。また、この発明のメカニ
カルアロイング装置では、メカニカルアロイングに用い
るアジテータアーム自体またはアジテータアームの表面
を、アルミニウム複合材の機械的性能を劣化させない材
料で構成する。このため、アルミニウム複合材の靭性低
下等を防止し、信頼性の高い材料を製造することができ
る。

【００８２】また、この発明のメカニカルアロイング装
置では、メカニカルアロイングに用いるボール自体また
はボールの表面を、酸化物、窒化物、炭化物または硼化
物で構成することで、アルミニウム複合材の強度を向上
できる。特に、上記材料としてはＡｌ₂Ｏ₃を用いるのが
好適である。

【００８３】また、この発明のメカニカルアロイング装
置では、アルミニウム粉末と中性子吸収材粉末との混合
粉末を入れる容器が処理後の粉末を排出する粉末排出口
を有し、当該容器内に多数のボールを入れ、容器内を攪
拌するメカニカルアロイング装置において、前記粉末排
出口に、内部が不活性ガス雰囲気となるタンク内に前記
処理後の粉末を一時的に入れて冷却するバッファータン
クを設けたので、アルミニウム粉末の燃焼を防止し、且
つアルミニウム複合粉末の生産性を高めることができ
る。

【００８４】また、この発明のメカニカルアロイング装
置では、アルミニウム粉末と中性子吸収材粉末との混合
粉末を入れる容器が処理後の粉末を排出する粉末排出口
を有し、当該容器内に多数のボールを入れると共に複数
のアジテータアームを有するアジテータを入れ、当該ア
ジテータにより容器内を攪拌するにあたり、前記容器の
内面とアジテータの外面とを用いて形成する環状の冷却
面が含まれると共に、前記ボール自体またはボールの表
面を、アルミニウム複合材の機械的性能を劣化させない
材料で構成し、且つ前記粉末排出口に、内部が不活性ガ
ス雰囲気となるタンク内に前記処理後の粉末を一時的に
入れて冷却するバッファータンクを設け、更に前記容器
内に前記混合粉末を自動計量して投入する自動投入手段
を備えたので、アルミニウム粉末の燃焼を防止し、且つ
アルミニウム複合粉末の生産性を高めることができる。

【００８５】また、この発明のアルミニウム複合粉末の
製造方法では、容器内に投入したアルミニウム粉末と中
性子吸収材粉末との混合粉末をメカニカルアロイングす
る手順と、当該メカニカルアロイング処理後の粉末を不
活性ガス雰囲気のバッファータンクに入れる手順と、バ
ッファータンクにおける粉末の冷却期間に、前記容器内
に次のアルミニウム粉末と中性子吸収材粉末との混合粉
末を投入してメカニカルアロイングする手順とを含むの
で、アルミニウム粉末の燃焼を防止し、且つアルミニウ
ム複合粉末の生産性を高めることができる。

【００８６】また、この発明のアルミニウム複合粉末の
製造方法では、アルミニウム粉末と中性子吸収材粉末と
の混合粉末をメカニカルアロイングするにあたり、処理
後のアルミニウム複合粉末の機械的性能を劣化させない
材料で構成したボールまたは当該材料がコーティングさ
れたボールを用いるので、処理後のアルミニウム複合材
の靭性低下等を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に係るＭＡ装置を示す
断面図である。

【図２】図１に示したＭＡ装置のアジテータ部分を示す
拡大断面図である。

【図３】アジテータアームの変形例を示す断面図であ
る。

【図４】容器形状の相違に基く、面積と体積との比を示
す説明図である。

【図５】この発明の実施の形態２に係るＭＡ装置を示す
断面図である。

【図６】図５に示すＭＡ装置の変形例を示す概略断面図
である。

【図７】この発明の実施の形態３に係るＭＡ装置を示す
断面図である。

【図８】一般的なＭＡ装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１００ＭＡ装置１容器２アジテータアーム３内筒４モータ５粉末投入口６バッファータンク７制御装置８ボール９自動計量投入装置１０ホッパ１１バルブ１２水冷ジャケット１３水タンク１４流量調整弁１５水冷ジャケット２５ガス入口２６ガス出口２７排出口３１ガス入口３２ガス出口３３水冷ジャケット３４弁３５排出口

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２２Ｆ 1/00 Ｂ２２Ｆ 1/00 ＥＮ (72)発明者坂口康弘兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内Ｆターム(参考） 4G035 AB48 AE15 4G037 CA03 CA05 EA04 4G078 AA13 AA22 AB01 BA05 CA01 DA03 EA03 EA12 4K018 AA14 AB01 AB02 AB03 AB04 BA08 BC16 HA10 KA28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数のボールを容器内に入れ、この容器
内に複数のアジテータアームを有するアジテータを入れ
ると共に、当該アジテータにより攪拌するメカニカルア
ロイング装置において、前記容器の内面とアジテータの外面とを用いて形成する
環状の冷却面が含まれるメカニカルアロイング装置。
【請求項２】複数種類の粉末が投入されると共にポッ
ト内を冷却する冷却手段を有する容器と、前記容器内に入れた複数のボールと、前記容器内に位置し且つ複数のアジテータアームを枝状
に設け、実質的に環状となるポットを形成するアジテー
タと、を含むメカニカルアロイング装置。
【請求項３】更に、前記アジテータに冷却手段を設け
た請求項１または２に記載のメカニカルアロイング装
置。
【請求項４】更に、前記アジテータアームに冷却手段
を設けた請求項３に記載のメカニカルアロイング装置。
【請求項５】多数のボールを入れた容器内にアルミニ
ウム粉末と中性子吸収材粉末との混合粉末を入れ、容器
内を攪拌するメカニカルアロイング装置において、前記ボール自体またはボールの表面を、アルミニウム複
合材の機械的性能を劣化させない材料で構成したメカニ
カルアロイング装置。
【請求項６】多数のボールを入れた容器内にアルミニ
ウム粉末と中性子吸収材粉末との混合粉末を入れ、容器
内を攪拌するメカニカルアロイング装置において、前記ボール自体またはボールの表面を、酸化物、窒化
物、炭化物または硼化物からなる材料で構成したメカニ
カルアロイング装置。
【請求項７】多数のボールを容器内に入れ、この容器
内に複数のアジテータアームを有するアジテータを入れ
ると共に、当該アジテータにより攪拌するメカニカルア
ロイング装置において、前記アジテータアーム自体またはアジテータアームの表
面を、アルミニウム複合材の機械的性能を劣化させない
材料で構成したメカニカルアロイング装置。
【請求項８】前記材料は、Ａｌ₂Ｏ₃である請求項５〜
７のいずれか一つに記載のメカニカルアロイング装置。
【請求項９】アルミニウム粉末と中性子吸収材粉末と
の混合粉末を入れる容器が処理後の粉末を排出する粉末
排出口を有し、当該容器内に多数のボールを入れ、容器
内を攪拌するメカニカルアロイング装置において、前記粉末排出口に、内部が不活性ガス雰囲気となるタン
ク内に前記処理後の粉末を一時的に入れて冷却するバッ
ファータンクを設けたメカニカルアロイング装置。
【請求項１０】アルミニウム粉末と中性子吸収材粉末
との混合粉末を入れる容器が処理後の粉末を排出する粉
末排出口を有し、当該容器内に多数のボールを入れると
共に複数のアジテータアームを有するアジテータを入
れ、当該アジテータにより容器内を攪拌するメカニカル
アロイング装置において、前記容器の内面とアジテータの外面とを用いて形成する
環状の冷却面が含まれると共に、前記ボール自体またはボールの表面を、アルミニウム複
合材の機械的性能を劣化させない材料で構成し、且つ前記粉末排出口に、内部が不活性ガス雰囲気となる
タンク内に前記処理後の粉末を一時的に入れて冷却する
バッファータンクを設け、更に前記容器内に前記混合粉末を自動計量して投入する
自動投入手段を備えたメカニカルアロイング装置。
【請求項１１】容器内に投入したアルミニウム粉末と
中性子吸収材粉末との混合粉末をメカニカルアロイング
する手順と、当該メカニカルアロイング処理後の粉末を不活性ガス雰
囲気のバッファータンクに入れる手順と、バッファータンクにおける粉末の冷却期間に、前記容器
内に次のアルミニウム粉末と中性子吸収材粉末との混合
粉末を投入してメカニカルアロイングする手順と、を含
むアルミニウム複合粉末の製造方法。
【請求項１２】アルミニウム粉末と中性子吸収材粉末
との混合粉末をメカニカルアロイングするにあたり、処
理後のアルミニウム複合材の機械的性能を劣化させない
材料で構成したボールまたは当該材料がコーティングさ
れたボールを用いるアルミニウム複合粉末の製造方法。