質問: アルミニウムに銅、マグネシウム、亜鉛を混ぜて作られる、軽くて丈夫なことから飛行機の機体などに用いられる合金は何?
回答: ジュラルミン

タイトル: アルミニウム
アルミニウムの比重は鉄の3分の1程度と軽量であるために利用しやすく、また、軟らかくて展性も高いなど加工しやすい性質を持っており、さらに表面にできる酸化皮膜のためにイオン化傾向が大きい割には耐食性もあることから、一円硬貨やアルミ箔、缶(アルミ缶)、鍋、外構、エクステリア、建築物の外壁、道路標識、ガソリンエンジンのシリンダーブロック、自転車のフレームやリム、パソコンや家電製品の筐体など、さまざまな用途に使用されている。ただし大抵はアルミニウム合金としての利用であり、1円硬貨のようなアルミニウム100 %のものはむしろ稀な存在である。代表的なアルミニウム合金であるジュラルミンは航空機材料などに用いられているが、金属疲労に弱く、腐食しやすいという欠点を持つため、アロジン(クロメート処理)やジンククロメートで表面を保護し、定期的な点検で腐食部を早期に発見する体制を取ることが求められる。

タイトル: アルミニウム合金
アルミニウム合金(アルミニウムごうきん、英: aluminum alloy)は、アルミニウムを主成分とする合金である。アルミニウムには軽いという特徴がある一方、純アルミニウムは軟らかい金属であるため、銅(Cu)、マンガン(Mn)、ケイ素(Si)、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、ニッケル(Ni)などと合金にすることで強度など金属材料としての特性の向上が図られる。アルミニウム合金を加工する場合、大きく分けて展伸法と鋳造法が採用される。アルミニウム合金の軽さと強度を応用した例として、航空機材料としてのジュラルミンの利用が挙げられる。ジュラルミンはAl-Zn-Mg-Cu系のアルミニウム合金である。アルミニウム合金は高い強度を持つ反面、溶接・溶断は特に難しく、用途変更に応じた改造や、破損の際の修繕は鋼などに比べて困難である。

タイトル: 超々ジュラルミン
超々ジュラルミン(ちょうちょうジュラルミン)とはアルミニウム合金の一種であり、日本産業規格(JIS)では"A7075"と呼ばれるものである。アルミニウムを主体とする合金であり、他の金属の割合は亜鉛5.5 %、マグネシウム2.5 %、銅1.6 %である。加工硬化によって高い引っ張り強度と耐圧力性を持つが、長い時間が経つと強度が低下する弱点もある。劣化し、腐食すると薄い欠片状に崩れていく。

タイトル: アルミニウム
純アルミニウムは強度は低いが、ジュラルミンなどのアルミニウム合金は軽量さ、加工のしやすさを活かしつつ、強度を飛躍的に改善しているため、さまざまな製品に採用され、産業界で幅広く利用されている(「#用途」を参照)。アルミニウム合金は軟鋼などと違い、応力がかかったときの変形に降伏現象を示さない。これは侵入型固溶体である炭素によるコットレル雰囲気を持つ鉄合金とは違い、アルミニウム合金には置換型固溶体合金が多いことに起因する。よって、構造設計などの計算を行う場合には、材料力学では降伏点の代わりに「0.2%耐力」が代わりに用いられる。「0.2%耐力」とは、応力をかけた際の永久ひずみが0.2%になるときの応力である。こういった特性のために、アルミは押し出し成形や摩擦攪拌接合に向いている。

タイトル: ジュラルミン
海軍は住友伸銅所に分析を依頼して航空機用アルミニウム合金の開発に着手し、金属片の分析や英国金属学会誌の文献をもとに試作研究が繰り返され、1919年(大正8年)頃には工場試作品が完成するまでに至った。その残材の一部は現存しており、UACJの技術開発研究所で保管されている。1921年(大正10年)には住友伸銅所でジュラルミンの工業生産が開始され、翌年には中島式ブレゲー型飛行機B-6型の構造体に国産ジュラルミンが使用された。1928年、アルコア社はケイ素を添加した14S(銅0.4 %、マグネシウム0.4 %、ケイ素0.9 %、マンガン0.8 %のアルミニウム合金)を開発した。さらに1931年、アルコア社はマグネシウム含有量を増加した24S(銅4.5 %、マグネシウム1.5 %、マンガン0.6 %のアルミニウム合金)を開発した。

タイトル: 金属間化合物
金属間化合物(きんぞくかんかごうぶつ、英: intermetallic compound)は、2種類以上の金属によって構成される化合物。構成元素の原子比は整数である。成分元素と異なる特有の物理的・化学的性質を示す。構成元素が非金属である場合もあり、例として二ホウ化マグネシウム(MgB2, B: ホウ素は非金属)がある。MgB2 は2001年に転移温度 39 ケルビンの超伝導物質であることが分かり、一躍注目を浴びた。金属間化合物の種類には、下記のようなものがある。

タイトル: 折板
最も多いのが、ガルバリウム鋼板もしくはカラーガルバリウム鋼板である。 まれに、フッ素鋼板や、カラーステンレスもあるが、いずれも費用対効果の面から極めて稀なケースである。

タイトル: レアメタル
レアメタルの用途は大きく分けて3つある。構造材に使われるレアメタルは、鉄や銅、アルミニウムなどのベースメタルに添加して合金を作ることに使われ、強度を増したり、錆びにくくしたりする。ステンレス鋼、耐熱材、マイクロアロイ鋼、特殊鋼(工具、耐磨耗)、Ni合金材、Cu合金材、Ti合金材、Al合金材などに利用される。半導体レーザー、発光ダイオード、一次電池、二次電池(ニッケル-水素電池)、燃料電池、永久磁石(希土類磁石)、磁気記録素子、磁歪材料、磁気冷凍、超伝導材料などに利用される。光触媒、磁気光学媒体、EDレンズなどの光学ガラス、ニューガラスと呼ばれる透明電極 (ITO) や光通信用のフッ化ガラス、ニューセラミックスと呼ばれるガスセンサーや切削工具の刃先、磁気ヘッド、形状記憶合金、水素吸蔵合金などに利用される。ほかにCRTやプラズマディスプレイ、蛍光灯などの蛍光体にも使用される。

タイトル: チタン合金
室温で大部分が α 相を持つのが near α 型合金で、大部分が β 相を持つのが near β 型合金である。near α 型合金としては Ti-8Al-1Mo-1V 合金などがあり、クリープ特性や高温強度に優れている。near β 型合金としては Ti-10V-2Fe-3Al 合金などがあり、熱処理により高強度を得ることができる。チタンの最も優れた特徴の一つとして、極めて優れた耐腐食性がある。チタン自体は活性金属だが、チタン表面に不動態皮膜が形成・保持されるため、チタン本体は腐食から保護される。耐食用材料にはチタン合金よりも工業用純チタンが使用されることが多いが、チタンは塩酸や硫酸といった非酸化性の酸には腐食される。こうした環境に対しても耐食性を向上させるために、パラジウム、ルテニウム、白金、モリブデン、ニッケルといった元素を添加する。

タイトル: ベリリウム銅
ベリリウム銅はばねやばね線材、ロードセルなど、応力や歪みが繰り返しかかっても形状を維持する必要のある部品に使われる非鉄合金である。また、電気伝導度が高いため、電気のコネクタや電池の接触部にも使われている。さらに、ベリリウム銅は火花を出さず、しかも物理的強度があり非磁性なので、爆発性の雰囲気下(油田など)でも安全に使える工具の材料としても使われている。その目的について、ベリリウム銅はEUの安全指令である「ATEX指令」に、Zone 0、1、2で要求される特性を満たしている。防爆工具として、ドライバー、ペンチ、スパナ、たがね、ハンマーなど各種の工具が生産されている。なお、防爆工具はアルミニウム銅でつくられることもある。鋼製の道具と比較すると、ベリリウム銅の道具は高価で強度・耐久性にも劣るが、危険な環境で使えるメリットはそれら以上に大きい。

タイトル: ワイヤ・ボンディング
アルミニウムは表面に強固な酸化物が形成されるため、ボールボンディングができない。集積回路電極側、外部電極側共にウェッジボンディングが使用される。集積回路の配線、電極には主にアルミニウムが使用されている。金とアルミニウムなど異なる種類の金属を接合することは、長期信頼性において問題が起こる場合がある。そのため、アルミニウムでワイヤボンディングを行うと、同種の金属を接合することになるため、信頼性の問題が起こりにくくなるという利点がある。

タイトル: 溶融アルミニウムめっき
溶融アルミニウムめっき(ようゆうアルミニウムめっき、hot dip aluminizing )とは、1930年代にアメリカ合衆国において開発されたアルミニウムめっき工法。日本国内では1953年に技術の確立と企業化に成功した。通称アルマー加工。日本工業規格 (JIS) では、JIS H 8642で規定されている。

タイトル: プレートアーマー
6mmほどで、現在の自動車用板金よりは厚いが、自動車板金に使われる高張力鋼板よりは格段に弱いため、打撃や貫通といった攻撃に耐えるため要所要所に補強が入れられていた。敵にさらす左側をより厚くしたものも多い。グリニッジ甲冑などは肘を大きく作り盾の代用とする。なお、19世紀中頃にナポレオン3世は、甲冑をアルミニウム製とすることで軽量化を考え、科学者ドビーユに援助したが、当時の技術ではアルミニウムの大量生産は不可能であり、この目論見は頓挫した。アルミニウムの大量生産が確立するのは20世紀に入ってからであり、様々な製品に用いられるようになったが、軟らかく防弾には向いている素材と言えず、アルミニウム製の甲冑は実現しなかった。

タイトル: 耐火金属
耐火金属の融点は、炭素、オスミウム、イリジウムを除けばあらゆる元素の中でもっとも高い。この高い融点が、こうした元素の用途の多くを決定している。レニウムは六方最密充填構造であるが、それ以外のすべての金属が体心立方格子を取る。これらの元素は周期表上異なる族に属しているため、ほとんどの物理的な性質は大きく異なっている。クリープ耐性は、耐火金属の重要な特徴である。金属では、クリープの開始はその材料の融点と関係している。アルミニウム合金では摂氏200度でクリープが始まるが、耐火金属では摂氏1,500度以上にならないとクリープが始まらない。この高温での変形への耐性のため、耐火金属はジェットエンジンや鍛造用工具など、高温で強い力に耐える用途に適する。耐火金属は、周期表上3つの異なる族に含まれているため、広く異なる化学的性質を示す。

タイトル: アーク溶接
アーク溶接(アークようせつ、英語:arc welding)とは、空気(気体)中の放電現象(アーク放電)を利用して、同じ金属同士をつなぎ合わせる溶接方法である。アーク溶接の用途は広く、自動車、鉄道車両、船舶、航空機、建築物、建設機械など、あらゆる金属構造物に一般的に使われている。母材は鉄鋼が多いが、アルミニウムやチタンなどほかの金属にも利用される。

タイトル: M2052制振合金
M2052制振合金は双晶型に属し、制振性能は振幅に比例する特徴を持ちながら多くの加工方法で部品製造が可能である。

タイトル: 粒界腐食
アルミニウム合金も粒界腐食が問題となることがある。アルミニウム合金の場合は、粒界に析出物が生成され、析出物が周囲の母相よりも貴あるいは卑であるときに粒界腐食が起こる。特に粒界腐食の可能性がある種類として挙げられるのは、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Mg-Si系、Al-Zn-Mg系などのアルミニウム合金である。Al-Cu系やAl-Cu-Mg系では、銅を含む金属化合物が粒界に析出し、析出物の周囲で銅の固溶が不足する。その結果、析出物の周囲の銅不足部分が著しい腐食を受けて、粒界が腐食したような状態になる。Al-Mg系やAl-Zn-Mg系では、Mg5Al8 や MgZn2 の化合物が粒界に析出する。これらの析出物は周囲からの腐食加速作用を受けるため、結果、粒界が腐食する。

タイトル: 空力加熱
空力加熱が航空機の設計にもたらすもう1つの問題は、一般的な材料特性に対する高温の影響である。航空機の翼の設計に使用されるアルミニウムや鋼などの一般的な材料は、温度が極端に高くなると強度が低下する。材料が受ける応力とひずみの比率として定義される材料のヤング率は、温度が上昇するにつれて減少する。ヤング率は、翼の材料の選択において重要である。値が高いほど、材料は揚力と熱負荷によって引き起こされる降伏応力とせん断応力に耐えることがでる。これは、ヤング率が、軸方向部材の臨界座屈荷重とスキンパネルの臨界座屈せん断応力を計算するための方程式の重要な要素であるため。空力加熱によって引き起こされる高温で材料のヤング率が低下する場合、航空機が超音速になるにつれて強度が低下することを説明するために、翼の設計ではより大きなスパーとより厚いスキンセグメントが必要になる。

タイトル: メラミックス
メラミックスは「β-サイアロン」の特性をもったシリコン合金。メタル(特殊鋼)より硬く、セラミックスより軽い新素材としてこれまで特殊鋼を使用してきた自動車、産業機械、住宅設備関連製品などへの普及が期待されている。

タイトル: ニッケルクロムモリブデン鋼
ニッケルクロムモリブデン鋼(にっけるくろむもりぶでんこう:Nickel chromium molybdenum steel)は、鉄に炭素(0.12~0.43%)、ニッケル(0.40~4.50%)、クロム(0.40~3.50%)、モリブデン(0.15~0.70%)を含む合金鋼である。

タイトル: 中島飛行機半田製作所
7月にはその障害が取り除かれたが、7月の空襲によって生産数は減少し続けた。1945年1月にはアルミニウムの所要量を減らすため、胴体部のアルミニウム板の代用品として鋼板が使われた。その結果重量は10〜15%増加した。ほぼ同じころ、翼の先端部や操縦席の計器盤には金属の代わりにベニヤ板が使われた。同様にニッケル、クロム、マンガン等が一層乏しくなってきたのでシリコンマンガン鋼やニッケルクロム鋼の代わりに炭素鋼が使われた。 代用品を使うことについては、海軍の推薦によるものであったから、製作所自身はなんら代用品を使うことについて実験を行わなかったという。当初の計画では、全体組立が終わると飛行機は本工場の真東に延びる直結道路を通って飛行場まで運ぶことになっていたが、本工場内の埋め立て工事が完成していなかったためその直結道路も使えなかった。 そこで代わりに使用したのが現在の国道247号線だった。

タイトル: アルミ箔
アルミ箔(アルミはく)あるいはアルミホイル(英: aluminium foil)は、アルミニウムやアルミニウム合金でできた箔。日本産業規格(JIS ジス)では厚さ200マイクロメートルつまり0.2 mm以下のものを「箔」と定義しているので、結果として、日本国内では厳密に言う場合は厚さ0.2 mm以下のものがそう呼ばれている。一方、aluminium foilアルミニウムフォイルという呼び方は英語圏や米国の影響下にある国などで広く使われ、工業規格の適用が異なる場合があり、また日常的には必ずしも厳密に使われる用語でもないなどの理由で0.2mmより若干厚いものでもそう呼ばれている可能性はある。一般的には0.2 - 0.006 mm (0.02 - 0.0006 cm) 程度の厚さであり、さまざまな厚さのものが製造されている。

タイトル: 鋼
一方で、極低炭素鋼やステンレス鋼のように炭素の添加がなされない鉄も「鋼」と呼ばれる。国際規格の ISO 4948-1 では、一般的に2.0%以下の含有量の炭素と他の元素を含む鉄の合金を鋼 (英語: steel、フランス語: acier) と定義している。

タイトル: ガンダリウム合金
また、ガンダリウムγとは希少金属をベースとしていた従来型のガンダリウムαとは異なり、マグネシウムやケイ素といった産出量の多い物質を使用しており、合金をナノメートル単位で操作することによってガンダリウムαの長所はそのままに、柔性と加工性を向上させたとする資料もみられる。だが、その一方でネモには大量生産のためガンダリウムγではなくガンダリウムαを使用したとする資料も存在し、ガンダリウムγの生産性は決してよいものではなかったため、ネモのような量産機にはガンダリウムαを使用したとする資料、コストの問題からマラサイやネモのような本格量産機ではガンダリウムβを使用したとする資料もみられる。

タイトル: 超合金 (曖昧さ回避)
超合金(ちょうごうきん)

タイトル: 銅貨
銅やその合金は戦車や航空機などの主要素材ではないため使用量的にはやや少ないながらも使途は多岐にわたり、近世期には大砲のための青銅(砲金)、近代以後は銃砲弾の薬莢、20世紀からは特殊鋼や合金素材として重要となったニッケルを加えた白銅、21世紀現在ますます重要度を増しているハイテク製品の電気・電子部品など、戦略資源としての意義は上昇を続けている。

タイトル: M551シェリダン
M551の特徴は、空挺戦車として要求された重量や浮航性を得るために車体がアルミ合金で構成されていることである。これは、アメリカ陸軍の制式戦車としては初めてのアルミ合金採用車となった。同様に、エンジンにもアルミ合金が、トランスミッションにはマグネシウムが用いられるなど、各部に軽量化が図られている。車体はアルミ合金製であるが、砲塔は圧延防弾鋼板を溶接したものとなっていた。車体側面部は中空構造とされ、内部にはウレタンフォームを充填して浮航性を確保している。車体前面上部には起倒式の波切板を、車体上部外周部には防水スクリーンが装備されており、水上航行時にはこれを展開して浮上航行する。主武装としてM81 152mmガンランチャーを装備している。これは、M41軽戦車が装備していたM32 60口径76.2mm戦車砲に比べて軽量であり、MGM-51A シレイラ対戦車ミサイルと通常弾の両方が発射可能である。

タイトル: ガンダニュウム合金
名前の由来は「Genetic on Universal Neutraly Different Alloy」(電気的に中性な異種構造の宇宙製合金)で、開発当初はGND合金とも呼ばれ、その後接尾語のNUMをつけた。かつて月面に激突した、未知の星間物質が含まれている隕石の一部である"GND原石"と、月の"ルナ・チタニウム"を無重力下で分子合成することで完成する。