クエリ: ドイツの冶金学者ウィルムが発明した合金で、アルミニウムを主成分とした、飛行機の骨組みなどに使われる軽合金は何でしょう?
文章: 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。
文章: アルミニウム アルミニウム(英: aluminium, 米: aluminum, 羅: alminium)は、記号Al、原子番号13の化学元素である。アルミニウムは他の一般的な金属よりも密度が低く、鋼鉄の約3分の1である。酸素との親和性が高く、空気に触れると表面に酸化物の保護膜が形成される。外観は銀に似ており、色も光を反射する性質も強い。軟らかく、非磁性で延性がある。アルミニウムの同位体組成はほぼ100%が安定同位体Alであり、この同位体は宇宙で12番目に多い核種である。Alの放射能は放射年代測定に利用される。 化学的には、アルミニウムはホウ素族の後遷移金属であり、他のホウ素族元素同様、主に酸化数+3の化合物を形成する。アルミニウム陽イオンAlはイオン半径が小さく、強く正に帯電しているため分極性が高く、アルミニウムが形成する結合は共有結合になる傾向がある。酸素との親和性が高いため、天然には酸化物の形でみられることが多い。このため、地球上ではアルミニウムはマントルよりも地殻を構成する岩石中に主に存在し、地殻中における存在度は酸素とケイ素に次ぐ第3位を占める。遊離金属の形でみられることはほぼ皆無である。 アルミニウムは、1825年にデンマークの物理学者ハンス・クリスティアン・エルステッドによって発見された。アルミニウムが最初に工業生産されたのは1856年であり、フランスの化学者アンリ・エティエンヌ・サント=クレール・ドビーユによる。1886年にフランスのポール・エルーとアメリカのチャールズ・マーティン・ホールがそれぞれ独自に開発したホール・エルー法により大量生産法が確立され、アルミニウムは一般に広く普及し、産業や日常生活で広く使われるようになった。第一次、第二次世界大戦においては、アルミニウムは航空にとって重要な戦略資源となった。1954年には、アルミニウムの生産量は銅を抜き、最も多く生産される非鉄金属となった。21世紀におけるアルミニウムの用途は、主に輸送、エンジニアリング、建設、包装が占める。 文章: 粉末冶金 粉末冶金(ふんまつやきん、英: powder metallurgy)とは、金属粉末を成型して焼結し、金属製品を造る製法。陶磁器の製法に近い。鋳造では融点・比重の組合せで均一な組織が作りにくい合金の製造や、鋳造よりも後加工の少ない素材の製造などに利点がある。 作り出された部品や材質の総称については焼結合金または粉末合金という呼び方をする。 「冶金」は、金属学の分野のうち製法を研究する分野の冶金学などに用いられるやや古い用語。 文章: アルミニウム青銅 アルミニウム青銅(アルミニウムせいどう:Al-Bronze/Al-Ni-Bronze)は、アルミニウムと銅の合金。アルミ金や、偽金(ぎきん)、もしくはアルミ銅とも呼ばれる。 「青銅」の本来の意味は錫と銅の合金であり、錫を含まないこの合金を「青銅」(Bronze)と呼ぶのは厳密には誤りであるが、これは銅と錫の合金というより銅合金全般の意味合いから「青銅」を用いたものであり、同様に「青銅」の語を名称に付けた合金にはマンガン青銅などがある。 文章: 自然アルミニウム 稀に自然アルミニウムとされる標本が販売されている事があるが、そのほとんどは人工的に沸騰したアルミニウムを蒸着された人造物であり、天然の物ではないとされている。 文章: アルミニウム合金製の鉄道車両 アルミニウム合金製の鉄道車両(アルミニウムごうきんせいのてつどうしゃりょう)は、車体外板、内部構体をほぼ全てアルミニウム合金で製造した鉄道車両。 文章: テルミット法 現在では、クロム、コバルト、マンガン、バナジウムや特殊な合金鉄の冶金などに利用されている。 古くから鉄の溶接に使用され、テルミット溶接とも呼ばれた。その際に使用する酸化鉄とアルミニウムの混合物を、テルミット (thermit) と呼ぶことがある。複雑な設備を必要としない方法なので、鉄道の線路の敷設・改修・保守などでレールを溶接するときに多用される。JRなどでは「ゴールドサミット溶接」と呼ばれている。 テルミット反応を利用した合金鉄として、フェロモリブデンがある。フェロモリブデンは、三酸化モリブデンと鉄の合金である。現在日本でフェロモリブデンを製造しているのは2社のみで、大半は中華人民共和国やチリから輸入している。用途はステンレスなどの特殊鋼を作る原料である。 文章: 第13族元素 ホウ素、およびホウ素化合物(例えば窒化ホウ素や金属ホウ化物)は強い共有結合を有し、高融点や高い硬度を持つ化合物が多い。 アルミニウムは種々の金属と強度の大きい合金を形成し、軽金属の中心となる元素の一つである。また、酸素との親和性が高くテルミット法に利用される側面を持つ一方、強固な酸化皮膜が不動態を形成する(アルマイト)ので単体金属も広く金属製品素材として利用される。 文章: タンタル かつて白熱電球のフィラメントの製造にタンタルが利用されていたことがある。フィラメントは当初炭素(カーボン)のものが使用されていたが、その性能を向上させるために様々な金属フィラメントの開発が行われ、1902年にドイツのジーメンス・ウント・ハルスケの技術者ヴェルナー・フォン・ボルトン(ドイツ語版)がタンタルを利用したフィラメントを開発した。この電球は効率が良く明るく白い光を出すことから好評であった。アメリカのゼネラル・エレクトリックはライセンス生産の権利を買って1910年まで生産しており、ジーメンス自体は1913年まで生産していたが、1904年に発明され1906年に商品化されたタングステンフィラメントを利用した電球がより効率が高く寿命が長かったことから、タンタル電球は時代遅れとなった。 タンタルは無線送信機の極超短波真空管の製造に広く用いられている。タンタルは、窒化物や酸化物を形成して窒素や酸素を捕獲できるので、グリッドやプレートといった真空管内部の部品に使って、真空管内に必要な高い真空度を維持するためのゲッター(英語版)としても利用できる。 タンタルは、高い融点や強度、展延性などを持つ様々な種類の合金を製造するために用いられる。他の金属と合金とすることで、金属加工用の超硬工具を製作したり、ジェットエンジン部品、化学処理装置、原子炉、ミサイル部品、熱交換器、タンクや容器向けの超合金の生産といった目的で用いられる。展延性が高いことから、細いワイヤやフィラメントをタンタルから作って、アルミニウムのような金属の蒸着処理に用いられる。 文章: チタン合金 チタン合金(チタンごうきん)とは、チタンを主成分とする合金である。チタンが持つ長所の向上や短所の改善のために、各種の元素が添加される。チタニウム合金とも。機械的性質を向上させた合金や、チタンが持つ優れた耐腐食性をさらに向上させた合金などがある。 優れた比強度、耐腐食性能や生体適合性を持ち、これらの特性を生かして、航空機、化学プラント、スポーツ器具、医療などで使用される。欠点として切削加工の難しさや、高コストであることが挙げられる。 金属組織の状態によって、大きく α 型合金、β 型合金、α+β 型合金の3つに分類される。熱処理による特性変更が可能で、溶体化処理および時効処理によって組織を変化させ、特性を変えることができる。α+β 型に属する Ti-6Al-4V 合金は、強度と靭性を兼ねることができ、溶接性や加工性も良好で、チタン合金の中で最も多用される。 文章: アート商会 榊原は1920年代半ばの数年は弟の真一とともにレーシングカーの製作にも熱中していたが、アート商会が参戦していた日本自動車競走大会は、1925年12月の開催(第8回大会)を最後にしばらく開催されなくなった。それを機に、榊原は以前から計画していた製造業への転換を図るべく、それまでレースに注いでいた余暇の時間をアルミニウム製ピストンの試作と研究に充て、本格的に没頭するようになった。 翌1926年(大正15年)、榊原はアルミ軽合金によるピストンの試作に成功した。その後も改良を加え、自動車のエンジン用としての実用に耐えるアルミ軽合金製ピストンの製造にも成功し、1932年(昭和7年)にアート軽合金鋳造所を設立し、アルミ軽合金製ピストンの量産を開始した。これに伴い、榊原は自動車修理事業を弟の真一に譲った。 満州事変(1931年)以降、戦時色が濃くなるにつれて国産ピストンへの需要も高まり、アート軽合金鋳造所は工場を拡大・増設していき、1930年代半ばにはピストンを月20,000個生産し、国産エンジンについてオートバイ関係では100%、四輪自動車では80%のシェアを占めるに至る。 文章: 全金属製飛行機研究材料 機体はドルニエ式の設計による全金属製骨組みに羽布張りの単葉機で、主翼である片持式パラソル翼(英語版)には、深い後退角の付与や大面積のスロッテッド・フラップの採用が行われるなど、当時では世界的にも類がない新機軸が盛り込まれたものだった。しかし、基礎研究の不十分さから形にならず、これらの技術がこの時点で実用に至ることはなかった。降着装置は固定脚。 文章: 低融点合金 低融点合金(ていゆうてんごうきん)とは、低融点を特徴とする合金である。易融合金(いゆうごうきん)とも呼ばれる。一般には、スズの融点(230°C)程度より低い融点を持つ合金を言う。用途や扱いの違いによりアルカリ金属系とそれ以外のものに分けられる。 アルカリ金属系は、その名の通りアルカリ金属間の合金であり、空気や水と激しく反応するという性質がある。そのため、密閉された状態で主に熱媒体として利用される。代表的なものとしてナトリウムカリウム合金(NaK)がある。 アルカリ金属系以外では亜鉛、インジウム、ガリウム、スズ、ビスマス、鉛などを主成分とした合金である。錫基の合金であるはんだや、ウッドメタル、ローズ合金、ガリンスタンなどがある。特にはんだは、空気中で安定であり、電子部品や日用品などの強度を必要としない接合や、温度ヒューズ・消火用スプリンクラーヘッドなどの感温材料、パイプ曲げ加工時の充填物などに広く使われている。 ただし、鉛やカドミウムは有毒であるため、これらを成分として含む場合には取り扱いに注意が必要である。 文章: スペキュラム合金 スペキュラム合金(スペキュラムごうきん、英:Speculum metal)はスズの成分比が40%程度と多い、銅-スズ合金である。反射望遠鏡の反射鏡の材料として使用された。 銅-スズの合金は一般的に青銅と呼ばれるが、現在では実用合金としてのスズの成分比は、10%程度までのものが用いられる。銅-スズ合金の組織は、スズの成分比が多くなると、銅の成分比が80at%のδ相(Cu4Sn)、75at%のε相(Cu3Sn)、54.5at%のη相(Cu6Sn5)などの金属間化合物相が現れる。金属間化合物の存在が、ガラスに比べて空気中の水分を吸着しにくく曇りにくい性質をもたらすことから、反射鏡の材料として選ばれたと思われる。性能を上げるためにヒ素が添加されたが、酸化による反射率の低下がみられることや、もともと銅合金がアルミニウムなどに比べて反射率が高くないことから、その後に反射望遠鏡の材料はガラスに銀めっき、またはアルミニウムのめっきにコーティングという方法に変わっていく。 機械的な性質は硬くてもろい合金である。最近は、金属アレルギーの原因であるニッケルめっきの代替皮膜や、リチウムイオン電池の新しい負極材料として再度着目されている。 文章: アルミニウム アルミニウムは、記号Al、原子番号13の化学元素である。アルミニウムは他の一般的な金属よりも密度が低く、鋼鉄の約3分の1である。酸素との親和性が高く、空気に触れると表面に酸化物の保護膜が形成される。外観は銀に似ており、色も光を反射する性質も強い。軟らかく、非磁性で延性がある。アルミニウムの同位体組成はほぼ100%が安定同位体27Alであり、この同位体は宇宙で12番目に多い核種である。26Alの放射能は放射年代測定に利用される。 化学的には、アルミニウムはホウ素族の後遷移金属であり、他のホウ素族元素同様、主に酸化数+3の化合物を形成する。アルミニウム陽イオンAl3+はイオン半径が小さく、強く正に帯電しているため分極性が高く、アルミニウムが形成する結合は共有結合になる傾向がある。酸素との親和性が高いため、天然には酸化物の形でみられることが多い。このため、地球上ではアルミニウムはマントルよりも地殻を構成する岩石中に主に存在し、地殻中における存在度は酸素とケイ素に次ぐ第3位を占める。遊離金属の形でみられることはほぼ皆無である。 アルミニウムは、1825年にデンマークの物理学者ハンス・クリスティアン・エルステッドによって発見された。アルミニウムが最初に工業生産されたのは1856年であり、フランスの化学者アンリ・エティエンヌ・サント=クレール・ドビーユによる。1886年にフランスのポール・エルーとアメリカのチャールズ・マーティン・ホールがそれぞれ独自に開発したホール・エルー法により大量生産法が確立され、アルミニウムは一般に広く普及し、産業や日常生活で広く使われるようになった。第一次、第二次世界大戦においては、アルミニウムは航空にとって重要な戦略資源となった。1954年には、アルミニウムの生産量は銅を抜き、最も多く生産される非鉄金属となった。21世紀におけるアルミニウムの用途は、主に輸送、エンジニアリング、建設、包装が占める。 環境中に広く存在するため、生物学的な役割をもつ可能性が考えられ、現在も研究が続いているが、これまでにアルミニウム塩を代謝に用いる生物は知られていない。ただし、動植物は高いアルミニウム耐性を持つことが知られる。 文章: アルミニウム 軽量で加工性もよいことから、軽さと強度の両立のため部材形状の工夫も求められる航空機ではアルミ合金が主流となった。冷戦中盤あたりまで、塗装まで削って軽量化したアルミの銀色の輝きは高速航空機の象徴であった(ただし20世紀末頃からさらなる性能向上の要求のため炭素繊維複合材料やチタン合金等の新素材の割合が増えつつある)。鉄道車両でも新幹線電車をはじめとして特急型電車や通勤型電車などでアルミ車体の採用例も多い。押し出し材を使って長大な部材を一体成型し、さらに連続溶接組立する低コスト化量産法が確立され、同一断面を保った1625 mに及ぶ車体を持つ鉄道車両では、生産性の面でメリットが大きい。なお、一時期自動車も航空機材料に倣うかたちでアルミ化の取り組みがあったが、一部メーカーの高級車やスポーツカーなど特殊な車種での導入に留まり、費用対効果を両立させるため、現在はアルミではなくハイテン材料(高張力鋼)の適用が進み、また炭素繊維の適用も始まっている。軽量さが要求される高速船でもアルミが船体材料に選択されることがある。アルミ合金は軍事分野では装甲車輌や戦闘艦にも応用されているが、鉄鋼に比べて火災時の高熱や被弾に弱いため、軽量さを求められる小型の艦船や、自走砲など直接敵と交戦することを想定しない装甲車輌での使用が主流である。 構造材としての使用もある(アルミニウム構造)が、窓枠(アルミサッシ)やフェンス等、外構での使用が多い。工場での規格集中生産により高い精度で加工されており、また軽量であるため、建付けや現場での組み立てやすさ、基本的な耐候性が優秀で、1960年代以降急速に普及した。しかし、断熱性の問題から窓ガラスともども結露を生じやすく、近年は代替品として樹脂サッシや現代化された木製サッシが増えている。 高圧送電線にもアルミニウム線が使用される。銅に比べ単位体積あたりの電気伝導度は劣るが、密度が低いため銅線よりも軽量に抑えながら断面積をより大きく取る(太くする)ことができ、単位質量あたりの電気伝導度で優り材料費でもほぼ拮抗する。このため支柱(送電鉄塔)のスパンが大きくなる高圧送電線の材料として有利である。