JPS59123735A - 電気抵抗を高めた構造用低放射化アルミニウム合金 - Google Patents

電気抵抗を高めた構造用低放射化アルミニウム合金

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JPS59123735A
JPS59123735A JP23415182A JP23415182A JPS59123735A JP S59123735 A JPS59123735 A JP S59123735A JP 23415182 A JP23415182 A JP 23415182A JP 23415182 A JP23415182 A JP 23415182A JP S59123735 A JPS59123735 A JP S59123735A
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alloy
electrical resistance
electric resistance
aluminum alloy
radiation characteristic
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Yoshio Baba
馬場 義雄
Teruo Uno
宇野 照生
Hideo Yoshida
英雄 吉田
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Nippon Steel Corp
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
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Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、構造用材料として有用な新規なアルミニウム
(Ag)合金に係り、特に電気抵抗特性を高めた、低誘
導放射化特性を有する、核融合炉等の構造用材料として
好適なA4合金に関するものである。
従来のA/金合金、電気抵抗値の小さい、即ち電気伝導
性能の良好な合金として知られ、電線材料等に使用され
てぎたが、最近ではAg材料の用途が広がり、むしろ電
気抵抗値の高いAl材料が求められるようになってきて
いる。
例えば、核融合反応プラズマ実験装置、更にはその延長
線上にある核融合動力炉等における真空容器、トロイダ
ルコイル枠等はステンレス鋼ヲ使用した設計であるため
、DT核反応によって発生する中性子によって相当程度
、誘導放射化されるところから、それら装置の保守、修
理等に際しての作業者の接近が制限され、それ故かかる
核融合炉の装置構造材料として低誘導放射化材料を用い
、作業者の接近を可能なようにするのが有利なことは、
装置維持の観点からしても明らかである。
ところでこのような装置の放射化レベルを大幅に低減さ
せ得る元素としては、C,8i、A、5゜Mg、V、N
bがこれまでに挙げられているが、その中でもAgが構
造用材料として、また工業的な製造においても、最も適
したものと考えられる。
而して、このような核融合炉の構造用材料を選択するに
あたって考慮すべき事項としては、(1)熱的特性を考
慮した機械的強度、(1り電気的特性、(iii)製作
性、加工性、(iV)  中性子による誘導放射能、が
挙げられ、Al材料を用いた場合においても、その合金
成分を考慮することによって、これらの要求を満足させ
る必要があるのであるが、特にA/材料にあっては、誘
導放射能レベルを低く維持しつつ、構造用材料として優
れた機械的強度を有し、また電気的特性にも優れたもの
である必要がある。けだし、核融合炉に用いられている
前述した如き構造用材料には強磁場が作用することとな
るが、従来からのAd金合金は電気抵抗値が小さく、そ
れ故従来のA4合金をそのまま核融合炉用の#を活用材
料として使用することは困難であったのである。
因みに、強磁場中でAl材料を使用すると、誘導電流を
発生ずるが、この誘導電流の大きさけ材料の導電率に比
例して大きくなるのである。例えば、透磁率μ、導電率
σである固定された充分長い円柱状導電体の中心軸方向
に一様に磁界Hを加えて、これをdH/dtの速さで増
加させるとき、該導電体の中に生ずる電流密度Jの方向
は円周方向で、その大きさは次式で与えられることが知
られている。但し、rは、円柱の半径である。
ところで、この誘導電流は外部磁界によりフレミングの
左手の法則に従って電磁力を受けるために、材料自身に
大きな力が働くこととなる。それ故、この力を少なくす
るためには、できるだけ電気抵抗値の高いA1合金が必
要となってくるのである。
ここにおいて、本発明者等は、かかる事情に鑑みて種々
研究を重ねた結果、合金成分を種々工夫することによっ
て、電気抵抗の大きな、特に電気抵抗値が4.6μΩ印
以上となる、また構造用材料に必要な引張強度の高い、
低誘導放射化A1合金が得られることを見い出し、本発
明に到達したのである。
すなわち、本発明の主要な目的は、電気抵抗特注を高め
た構造用低放射化A1合金を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、電気抵抗の高い、且つ材料
強度の高い低放射化A1合金からなる構造用材料、特に
強磁場の作用する核融合炉等に好適に用いられ得る構造
用材料を提供することにある。
そして、これらの目的を達成するために、本発明にあっ
ては、先ず重量で、4.0〜70%のCu(銅)と0.
05%以上、5.0%未満のAg(銀)とを含み、且つ
0.05〜020%のTi(チタン)、005〜030
%のZr(ジルコニウム)、0.05〜0.30%のO
r(クロム)、0.05〜0.35%の■(バナジウム
)及び0.05〜0.80%のW(タングステン)から
なる群より選ばれた1種又は2種以上を含み、残りがA
で及び不可避的不純物からなるように合金成分を調製し
たのである。これによって、誘導放射能レベルを低減さ
せつつ、電気抵抗特性並びに引張強度を著しく高め、特
に電気抵抗値が4.6μΩ印以上、引張強度:σBが3
5kg/−以上の優れた性能を有するAd合合金月利有
利に得られることとなったのである。
かくの如き本発明において、Alに配合される合金成分
たるCuとAgは、それらの共存下において、形成され
る合金の強度と電気抵抗特性を効果的に高め得る必須の
成分であって、それらの添加効果を相乗的に、且つ充分
に発揮させるためには、Cuにあっては少なくとも40
%以上、望ましくは45%以上、Agにあっては0.0
5%以上、望ましくは1.0%以上の割合でA/金合金
中含有せしめる必要がある。なお、Cu、Agの含有量
が少な過ぎると強度が低下し、また目的とする電気抵抗
特性の上昇をも充分に図り得なくなる。一方、CUの含
有量があまりにも多過ぎると圧延、押出し等の熱間加工
が困錠となる等の問題を生ずるところから、その上限は
7.0%とする必要がある。
また、他の合金成分であるTi、Or、Zr。
■及びWは、何れも、目的とするA1合金の電気抵抗を
高めると共に、結晶粒を微細化する元素であって、本発
明に従うAg合金組成からなる溶湯から鋳造して得られ
る鋳塊の組織を微細化せしめ、構造用材料としての望ま
しい性質を付与せしめるものであるが、これらの元素が
あまりにも多過ぎると、Alとの間において金属間化合
物を形成して、それを晶出せしめ、靭性に悪影響を与え
るところから、TIでは0.05〜020%の範囲で添
加する必要が有り、またZrでは005〜030%、O
rでは005〜030%、■では005〜035%、W
では0.05〜030%の割合でそれぞれ含有せしめら
れることとなる。なお、これら5種の元素は、その単独
若しくはそれらの2種以上の組み合せにおいて、用いら
れることとなる。
そして、かくの如き合金成分並びに組成範囲を有する本
発明に従うA1合金は、それから各種用途に用いられる
構造用材料を形成するため、先ずA、 1合金の溶湯が
調製された後、かかる溶湯から公知の通常の手法に従っ
て所定の合金鋳塊が鋳造され、次いでその得られた鋳塊
には、凝固組織(合金成分)を均一化せしめるための熱
処理、所謂均質化処理(ソーキング)が施され、更にそ
の後常法に従って熱間圧延、冷間圧延が施され、また必
要に応じて溶体化処理、時効処理等の後処理が施されて
、目的とする用りの構造用材料に形成されるのである。
なお、かくの如き本発明に従うAg合金からなる鋳塊の
処理条件としては、一般に採用されている通常のA4材
料の処理条件範囲内において、適宜に選定されるもので
あり、例えば均熱処理では400〜550°Cの温度条
件が採用され、また熱間圧延は3oo〜400’C,更
に溶体化処理は450〜550°c1そして時効処理は
100〜250°Cで実施されることとなる。
かくして得られたA1合金利材料低放射化効果、特にD
T核燃焼において生じる中性子の照射によって、材料に
与えられる残留放射能レベルの低減化効果を具備すると
共に、電気抵抗値が従来のA7材料に比して著しく高め
られており、特に本発明に従う合金成分並びにその含有
量の選択によって電気抵抗値が46μΩ画以上のものを
有利に得ることができ、しかもそれは強度的にも引張強
度(σB)が35kg/−以上の性能をも具備するもの
であって、これにより強磁場で用いられる核融合炉にお
ける真空容器やコイル枠等の構造用材料として有利に用
いられ得ることとなったのである。
以下(て、本発明を更に具体的に明らかにするために、
本発明の実施例をいくつか挙げるが、本発明がそれらの
実施例の記載によって何等の制約をも受けるもので(才
ないことは言うまでもないところである。
実施例 1 下記第1表に示す合金組成の各種のA1合金溶湯を調製
し、次いでそれら合金溶湯から連続鋳造法にて造塊し、
各種の矩形鋳塊を得た。その後、それら各種の鋳塊を5
00°Cの温度下において均熱化処理し、更に350°
Cで熱間圧延した後、冷間圧延を施した。
かくして得られた冷間圧延板より電気抵抗・引張試験用
サンプルを切り出し、それに約500°Cの溶体化処理
を施した後、更に100〜250°Cの高温時効処理を
行なった。
このようにして得られた各種合金組成のサンプルについ
て、それぞれその電気抵抗特性と引張強度特性を調べ、
その結果を第2表に併せ示した。
なお、電気抵抗特性はASTΔ1−B−193に従う電
気伝導度を示すlAC3の値で求め、また引張強度は、
JIS−Z−2241の測定方法によって求めた。また
、lAC3値は、その値が小さいほど電気抵抗が犬なる
ことを示しており、それが35%のときに4.9μΩ口
の電気抵抗に相当するものである。
また、第2表における残留放射能評価は、D−T反応後
、1ケ月経過した時の残留放射能レベルによって行ない
、同表中の○印は人間が近づいても殆んど問題ないレベ
ル(< 10−2mrem /h r)を、またΔ印は
若干考慮する必要があるレベル(l Q  ’ 〜l 
Q  ”rnrem /hr)を、更にX印は人間がそ
の合金からなる構造材料、例えば核融合炉の真空容器な
どに近づけないレベル(> 10−’ mrem/hr
)を、それぞれ示している。
下記第2表の結果から明らかな如く、本発明に従う合金
組成範囲のA4合金は、何れもlAC3値が低く、換言
すれば電気抵抗値が大きく、また引張強度も構造用材料
として有用な、極めて高い値を示し、特に電気抵抗値が
4.9μΩ口以上であり、且つ引張強度(σB)が85
kg/mff1以上であるA4合金を有利に得ることが
できた。
\ 第      1      表 第     2     表

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量で、4.0〜7.0%のC+iと、0.05
    %以上、5.0%未満のAgとを含み、且つ0.05〜
    020%ノT i 、 0.05〜0.30%のZr。 0.05〜0.40%のCr10.05〜0.35%の
    V及び0.05〜0.30%のWからなる群より選ばれ
    た1種または2種以上を含む、残りがAgおよび不可避
    的不純物からなる、電気抵抗を高めた構造用低放射化ア
    ルミニウム合金。
  2. (2)電気抵抗値が4.9μΩ印以上であり、且つ引張
    強段:σおが85kg/−以上である特許請求の範囲第
    1項記載のアルミニウム合金。
JP23415182A 1982-12-30 1982-12-30 電気抵抗を高めた構造用低放射化アルミニウム合金 Granted JPS59123735A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62112748A (ja) * 1985-10-31 1987-05-23 ベ−・ベ−・ツエ−・アクチエンゲゼルシヤフト・ブラウン・ボヴエリ・ウント・コンパニイ アルミニウム鍛造合金
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