ISSN0913-0020

The Japan Research and Development Center for Metals

財団法人

金属系材料研究開発センター

2009.11No.277

TODAY

雑 感：日 本 の 技 術 は こ れ か ら ど う あ る べ き な の か
開発となり、開発もシステムに組み込まれ個別歯車の開発管理がなされる。これはパトロンにとっては開発進捗の把握が容易なため最も安心できる方法である。しかし、筆者は、個別リスクが減少する一方、トータルリスクの拡大につながっていると信じている。複数の見識者とのディスカッションは有意義であるが、苦痛な課題を分け合っても請負仕事化してしまい問題解決にならないことが多いからであろうか。
もうひとつの問題は、プレゼン主体の成果管理形態である。プレゼンの功罪は開発継続を願うために、毎回、背伸びをして将来に対する期待を受けるための報告になりがちとなることである。手馴れた開発責任者においては、開発初期の遂行度を高く取れるロードマップを組み、優秀な技術者であれば試練の山場はわかっているものの、解決しなければいけないテーマを先送りにする傾向となる。研究・開発成果がどんなに学会でもてはやされても、市場に通用せずデスバレー ( 死の谷 )に墜落してしまうケースが少なくない。本当に世の中に普及させるならば、先に効率よくデスバ
レーに橋をかける戦いからはじめるべきだが、成果主義には符合し難い基礎開発マターに近いことと、内容そのものにアピール性が低いため、パトロンにとってはアトラクティブではない傾向が強い。結果的に刹那的な計画で運用してしまう開発グループや組合は少なくないはずである。
今、日本は大きな変革期を迎えている。産業の空洞化が進む中、リーマンショックを期に大打撃を受け、復活に見通しの立たない事業体も多く出てくることが予想される。
単なるローコスト、大量生産の仕事は日本に戻らない、生き残れるのは地球環境にやさしく日本文化に根ざした、健康、安全、快適などのこだわり製品か、追従を許さない独創的ハイテク製品であろう。これらを支えていくのは今後も技術者の信念と英知によらざるを得ないが、新たな時代の新たな開発システムの創出が日本には必要とされている。
（著者自身、懺悔の念も込めて筆を置く）

サンケン電気株式会社
生産本部 オプト BU
ゼネラルマネジャー
LED 市場戦略担当

大塚康二

ここ十数年来、年々、日本の研究・開発者のプレゼンが大変うまくなり、欧米に決して引けを取らないレベルになってきた。確かにパソコンの普及もあり、アピール度の高い資料が短時間で作成できる環境も整い、ライバルたちとの競争と刺激がスキルアップにつながってきたものと思われる。
これは単純に喜んでよいことであろうか。近年は、産学官問わず研究・開発の現場にまで効率と成果主義が浸透してきているため、パトロンにわかりやすく賛同と支援を得るためのスキルがないと開発テーマの認定と資金が得られなくなってきている環境変化も大きいものと推察される。有能な技術者がいかにプレゼンのために多大な時間を割いているかが気に掛かるところでもある。
過去、団塊世代の馬車馬的というか荒武者的な技術者スタイルが日本を取り巻いていた時代があった。団塊の世代の技術者は常識を否定するところからスタートするのだから、たちが悪かった。
しかし、全能リーダ的か又はおかしなやつ（変人）のハンドリングからとんでもない新製品が生まれてくる時代でもあった。
開発環境も変わり、個人主義的でスマートな世代に代わっていくとともに、研究・開発スタイルも変化し、戦略という言葉とともに分析的、ロードマップ的目標設定が主流となっている。ここでは課題解決で技術が進化していく過程を通ることになる。また、テーマが大きいと課題の役割分担
1

JRCM REPORTNEDO「鉄鋼材料の革新的高強度・高機能化基盤研究開発」
における水素脆化 BRU の活動（２）水素脆化 BRU リーダー

津﨑兼彰（（独）物質・材料研究機構：NIMS）

⴫䋱 㐿⊒⋡ᮡ䈫㆐ᚑ⁁ᴫ䈱᭎⇛
平成 19 年度開始の「鉄鋼材料の革新的高強度・高機能化基盤研究開発（H19-H23）」NEDO プロジェクト（プロジェクトリーダー：名古屋大学宮田隆司）は、多くの有識者からの助言を頂きながら、最終目標に向けて順調に成果を上げ、平成 21
年 7 月 2 日開催の中間評価にて高い評価結果を頂いた。
今 回 は、 水 素 脆 化 BRU（BasicResearch Unit：基盤研究ユニット）について、大学と研究独法が遂行する委託研究の進捗状況を紹介する。
なお研究の目標と狙いの詳細については、JRCM ニュース 2008 年 9月号 No.263 を参照頂きたい。
１．水素脆化 SG から水素脆化 BRUへ遂行する研究項目は「溶接部水素侵入による低温割れ機構の研究」である。企業が実施する助成研究項目「980MPa 級継ぎ手の水素侵入による低温割れの解明 ･ 信頼性確保のための予測手法の構築」達成のための基盤研究を行ってきた。そして平成
21 年度からは溶接技術サブグルー
プ内に所属する研究ユニットとして活動している（図１）。この研究

表１

開発目標と達成状況の概略

組織の再編は、プロジェクト全体の最終目標達成のために水素脆化サブグループと溶接技術サブグルー
プが一体となった活動が望まれるとの声を反映したものである。
２．達成状況と中間評価コメント
中間目標、最終目標、ならびに成果の概要を表 1 に示す。中間目
標の二つとも本年度末までに達成、

図１ プロジェクト組織と水素脆化 BRU の位置づけ࿑䋱 䊒䊨䉳䉢䉪䊃⚵❱䈫᳓⚛⣀ൻBRU䈱૏⟎䈨䈔
JRCM NEWS No.277

2または目標を大きく上回る見込みである。世界唯一の実験装置の開発や世界初のシミュレーション解析コードの開発など、ハードとソフトで革新的な基盤技術を達成している。中間評価では、「学術的に重要な新たな知見が得られており、鉄鋼の低温割れ機構の解明に寄与するところが大きい」。
「計算および実証の双方からメカニズム解明を行っており成果として明確である」。
「水素の挙動解明は、鉄鋼材料の高強度化に欠かせない重要な要素技術であり、この成果は関連分野への波及効果も期待できるものである」など多くの肯定的意見を頂いた。
３．研究成果：水素の存在状態と拡散挙動（中間目標１）
水素低温割れ現象を理解するた
めには、粒界割れの現象を正確に理解する必要がある。それには、粒界だけでなく、1) 結晶中の固溶炭素、空孔、転位等の格子欠陥とそれから生じる弾性応力場と水素との相互作用、2) この相互作用下での水素の挙動、さらには 3) これらの格子欠陥部における水素挙動のそれぞれを定量的に評価し、4) 結果としネルギーが最大になるように選んて求められる水素量の分布およびだ偏析原子配置から、擬似的な引っその時間変化と、欠陥およびその時張り試験計算をして 2γint を求めた。
間発展との相互作用による塑性変一番右の図に示すように計算対象
形と破壊のメカニズムを明らかにセル中に 12 個の水素が粒界偏析すすることが必要である。
ることで粒界強度が 2/3 まで低下
計算研究の成果の一例として、分することがわかった。この水素に子動力学法による転位と水素の相よる脆化の度合いはＰによる脆化
図２ 刃状 ( 左図 ) およびらせん ( 右図 )互作用の定量化結果を図 2 に示す。と同程度であり、水素の集積によっ転位まわりの水素のトラップ
図中において正方領域（5࿑䋲nm ×಺⁁(Ꮐ࿑)䈍䉋䈶䉌䈞䉖(ฝ࿑)ォ૏䉁䉒䉍䈱᳓5て粒界脆化が起こること第一原理
エネルギー分布nm）のほぼ中央にそれぞれの転位計算によって示した初めての研究⚛䈱䊃䊤䉾䊒䉣䊈䊦䉩䊷ಽᏓ
子中を動き回ることがわかる。この芯は存在している。ここで Eref は、例である。プロジェクトではさらに世界唯一の機能を持つ分析装置に複雑な構造の粒界についても研究計算モデル上で転位芯から 5 nm 離
よって、空孔、転位、粒界など金属を遂行している。
れたところに水素を導入したとき組織における格子欠陥と水素の相の系のポテンシャルエネルギー変互作用エネルギーを実測すること
５．今後について化であり、負に大きな値（青色）ほが出来るようになり、計算結果との今後の課題として、残留オーステ
ど水素が存在しやすい。刃状転位で比較検証が可能となった。
ナイトを含む鋼での水素存在状態はすべり面上にひろく水素が分布の定量化があげられる。これは当初するが、らせん転位での水素トラッ
４．研究成果：水素による破壊現象の中間目標に提示されていなかっプサイトは転位芯近傍に限られる（中間目標２）たが、溶接技術サブグループとの統ことがわかる。一般に、らせん転水素低温割れ（粒界割れ）に対す合により明確にされた課題である。
位は周囲に静水圧応力環境を生じる金属組織と水素の影響を明確に現在のところ低温割れが認められさせないため水素のトラップサイするため、良く計画されたモデルていない低変態型溶接金属の低温トにはなり難いと考えられていた。
材料を用いた水素割れ破断応力の割れ安全性を保証することは、プロ
しかしながら、転位芯近傍では刃実験的取得とともに、電子レベル、ジェクト全体目標にとって重要課状転位と同程度のトラップエネルメソレベル、連続体レベルの計算科題であるとして、本年度より研究にギーを持つことから、らせん転位も学的手法を用いて、水素偏析によ着手している。
水素のトラップサイトとして働きる粒界脆化機構の解明及び水素影研究遂行中のその他については、うることが予想される。
響によるき裂進展モデルの構築を課題はなく順調に推移している。こ実験研究の成果として、開発し行った。
れまでに達成した世界唯一の実験た低温昇温脱離分析装置で求めた研究成果の代表例として、水素装置や世界初の解析コードを用い水素熱脱離プロファイルの一例をによる粒界強度低下の定量化を示て、実験データ数や解析事例の追図３に示す。試料は、格子欠陥とす（図４）。第一原理計算で求めた加を行うことによって中間目標をして転位を含む純鉄あり、粗大結粒界エネルギーと表面エネルギー十二分に達成できる見込みである。
晶粒組織を 90%冷間圧延した後にの値を用いて、水素による脆化の程プロジェクト後半となる平成 22 年
200℃に加熱して原子空孔を消去し度を定量的に決定するために粒界度以降は、企業が実施する助成研たものである。試料厚さは 0.5mm、凝集エネルギー（2γint）を計算した。
究項目が主体となるが、水素脆化昇温速度は 1K/min である。水素放
基本的には、2γint は割れた後の表BRU と溶接技術 SG のそれぞれの最出ピークは 10℃近傍であり、水素終目標達成に向けて、これまで以上チャージ量が多くなるほどより低面エネルギー（2γs ）から割れる前の粒界エネルギー（γ gb）を引いたに連携を密接にして活動する。
温から放出が始まっている。純鉄中ものである。計算では、粒界偏析エの水素はマイナス 50℃でも結晶格

図３ 転位にトラップされた水素の熱脱 離プロファイル

図４ BCC 鉄Σ 3(111) 粒界モデル ( 左図 ) と第一原理計算による凝集エネルギー ( 中図 )および粒界破断引張応力 ( 右図 ) の評価

ォ૏䈮䊃䊤䉾䊒䈘䉏䈢᳓⚛䈱ᾲ⣕㔌䊒䊨䊐䉜䉟䊦
3

JRCM NEWS No.277

㧞㧜㧜㧥ᐕ㧝㧜᦬㧞㧜ᣣ౮⌀㧝 ࠼࡯ࡃ࡯ᶏጽߩᄕ᥵ࠇࠍᦸ߻㧶㧾㧯㧹࠾ࡘ࡯ࠬ ᵴേႎ๔‫ࡓ࠙࠾ࡒ࡞ࠕޟ‬࿶ᑧຠ⵾ㅧࡊࡠ࠮ࠬᛛⴚવᛚ࡮ਛᩭੱ᧚⢒ᚑࡊࡠࠫࠚࠢ࠻‫ޠ‬ᐳቇṶ⠌⹜ⴕႎ๔㧔▘ᶆ ᔘⴕ㧕

最も卓越した総合性能が必要とされ活動報告
る鋼材製造技術の世界的動向を反映している。日本とヨーロッパ（ド■鉄鋼材料研究部イツ）の研究は X100、120 を中心○ Pipeline Technology Conferenceとし文字通り世界最先端に位置して2009 参加報告いるが、これらは弊財団が手がける安全で経済的なパイプラインの未NEDO プロジェクト「鉄鋼材料の革来に向けた重要課題の克服と新技術新的高強度 ･ 高機能化基盤研究開発」
へ の チ ャ レ ン ジ を 旗 印 に ”Pipeline
PJ で開発対象とする高強度溶接金属
Technology Conference 2009” がのまさに適用鋼材である。
ドーバー海峡を望むベルギーの景勝

都市オーステンドで
10 月 12 日～ ࡠࠧ‫ ޕ‬驚きは、韓国を含めて中国も X80౮⌀㧞 2KRGNKPG6GEJPQNQI[%QPHGTGPEG
は言うに及ばず、X100 クラスにま14 日までの 3 日間に開催された。
でその製造技術が達していることで、小職が現役の時には考えられない状況がまさに現実となっていた。
多少の日本型研究のトレース感はあるものの、研究手順や内容や質は日本と遜色ないレベルに確実に近づいていることを実感した。韓国と中国（さらにロシアが後続）が材質の造り込みで猛追する中、日本を含むパ

イプ材先進国は高強度化と大変形能࿑ 㐿௅࿾ࠝ࡯ࠬ࠹ࡦ࠼
図 開催地オーステンド（極寒地の永久凍土地盤の大規模移動に耐えるしなやかさと強靱さ）を
Pipeline Technology Conference
もつ新しいパイプ素材設計（Strain（PTC と略）は、1990 年 , 1995 年 .
base Design と呼ばれる）に入って2000 年 , 2005 年 と、 過 去 4 回、お り、 パ イ プ ラ イ ン の 実 寸 破 壊 試2000 年のブルージュ開催を除き全験、破壊数値シミュレーションやそてオーステンドで開催された 20 年のための材質のモデル化などが競わに及ぶ歴史を持ち、寄せられる技術れている。この計算工学の進歩が女論文数は世界 45 カ国で 100 編を超性技術者の報告が多い原因の一つとえ、専門家、技術者、建設業者、エもなっているだろう。現在の鉄鋼材
ンドユーザ、科学者等多くの聴講者
料 PJ の出口の一つにこのパイプ材も参加している。
があり、将来残留γの利用を含む革
この会議の最大の特徴は、油田／新的技術利用に期待が膨らむ。
ガス田開発を含めず、まさに輸送用最後に、ただ 1 編ではあるが、地パイプライン部材たる「ラインパイ
球環境に関連した論文が見られたこプ」の全て（素材から製造、敷設、とが印象的であった。従来安全と見管理、検査等々）に焦点を当てた国られてきた炭酸ガスもその相変態挙際会議にあり他に類を見ない。この動によっては破壊安全性を脅かすと5 年間の研究者、技術者、科学者にいち早く警鐘を鳴らしている。
よる研究と開発の蓄積が一気に解放（川端主席研究員）される年表的意義を持つものであると言えよう。エキシビションの開催も、研究開発と現場の一体感を高めている。
今回、この国際会議に参加する機会を得、2009 年現在における輸送用ラインパイプの最前線を聴講できたので簡単に速報させていただく。
会議では 101 名の執筆者と発表論
文 数 が 125 を 数 え、3 日 間 3 会 場に分かれて熱心な議論が交わされた。参加人数は 26 ヶ国から 207 名（登録）、日本からは 24 名の参加と21 編の報告が行われ、ドイツの 35名に次ぎ英国と並ぶ第 3 位の参加であった。韓国と中国はそれぞれ 3 名と 4 名の参加である。PTC2009 は■非鉄材料研究部○「アルミニウム圧延品製造プロセス技術伝承・中核人材育成プロジェクト」
座学演習試行報告
10 月１～３日に鋳造コース、８日～10 日に熱処理コースの試行が、それぞれ大阪大学、東京工業大学で行われた。
受講者は、（社）日本アルミニウム協会の会員企業 12 社から各 12 名、13 名であった。受講生は、全員が座学、演習に真剣に取り組み、その熱意が直接感じられる一方、受け入れ側の大学も、事前準備が行き届き、スタッフの皆さんの連携のとれた協力で、想定を大きく上回る手ごたえを感じた。もちろん課
題も浮かび上がったが、これらは、来The Japan Research and Development Center for Metals

JRCM NEWS ／第 277 号発 行発行人発行所 㧝㧜᦬㧝㨪㧟ᣣߦ㍌ㅧࠦ࡯ࠬ‫ޔ‬㧤ᣣ㨪㧝㧜ᣣߦᾲಣℂࠦ࡯ࠬߩ⹜ⴕ߇‫ࠇߙࠇߘޔ‬ᄢ㒋ᄢ

年度の自立化に向け、対応は十分に可能である。自立化のための基盤は、着々ㅪ៤ߩߣࠇߚදജߢ‫ޔ‬ᗐቯࠍᄢ߈ߊ਄࿁ࠆᚻߏߚ߃ࠍᗵߓ߹ߒߚ‫⺖ࠎࠈߜ߽ޕ‬㗴߽ᶋ߆߮と出来上がりつつある。
਄߇ࠅ߹ߒߚ߇‫᧪ޔߪࠄࠇߎޔ‬ᐕᐲߩ⥄┙ൻߦะߌ‫ޔ‬ኻᔕߪචಽߦน⢻ߢߔ‫┙⥄ޕ‬ൻߩߚ߼ߩၮ⋚ߪ‫ߣޘ⌕ޔ‬಴᧪਄߇ࠅߟߟ޽ࠅ߹ߔ‫ޕ‬（箕浦部長）
ቇ‫᧲ޔ‬੩Ꮏᬺᄢቇߢⴕࠊࠇߚ‫ޕ‬ฃ⻠⠪ߪ‫ޔ‬㧔␠㧕ᣣᧄࠕ࡞ࡒ࠾࠙ࡓදળߩળຬડᬺ㧝㧞␠߆ࠄฦ㧝㧞ฬ‫ޔ‬㧝㧟ฬߢ޽ߞߚ‫ޕ‬ฃ⻠↢ߪ‫ోޔ‬ຬ߇ᐳቇ‫ޔ‬Ṷ⠌ߦ⌀೶ߦขࠅ⚵ߺ‫ߩߘޔ‬ᾲᗧ߇⋥ធᗵߓࠄࠇࠆ৻ᣇ‫ޔ‬ฃߌ౉ࠇ஥ߩᄢቇ߽‫ޔ‬੐೨Ḱ஻߇ⴕ߈ዯ߈‫ߩࠎߐ⊝ߩࡈ࠶࠲ࠬޔ‬

写真 演習風景

お知らせ○「アルミニウム圧延品製造プロセス技術伝承・中核人材育成プロジェクト」
座学演習試行案内
11 月は次の 2 コースの試行が計画されています。
C.「力学基礎」コース
場所 大阪大学 工学部（吹田）担当 大阪大学 大学院工学研究科
渋谷陽二 教授
11 月６日（金）・座学 材料物性の基礎知識
・座学 金属の力学的性質の基礎
11 月７日（土）・演習（測定結果のまとめと解析）
降伏応力、流動応力、n 値
ホールペッチ係数
D.「加工（圧延、押出）」コース
場所 同志社大学 生命医学部（京田辺）
担当 同志社大学 生命医科学研究科
仲町英治 教授
11 月 26 日（木）・座学 成形の力学と解析
アルミニウムの熱間圧延工程
アルミニウムの押出工程
11 月 27 日（金）・演習（測定結果のまとめ）
結晶粒組織とメタルフロー
集合組織と結晶粒形態
・演習（シミュレーションと考察）
集合組織シミュレーション
11 月 28 日（土）・ 演習（シミュレーションと考察）
圧縮変形誘起組織変化
せん断変形誘起組織変化
実際の圧延・押出への展開
・全体のまとめ
連絡先は以下のとおりです。
（社）日本アルミニウム協会
電話 03-3538-0221( 財）金属系材料研究開発センター
電話 03-3592-1284

2009 年 11 月 1 日
小紫正樹
財団法人 金属系材料研究開発センター〒 105-0003 東京都港区西新橋一丁目 5 番 11 号 第 11 東洋海事ビル 6 階

内容に関するご意見、ご質問は JRCM 総務企画部までお寄せください。
本書の内容を無断で複写・複製・転載することを禁じます。

T E L (03)3592-1282（代）／ FAX (03)3592-1285
ホームページ URL http://www.jrcm.or.jp/
E-mail jrcm@oak.ocn.ne.jp4