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: 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。
文章: 日本のアルミニウム製錬 1886年に、アメリカのチャールズ・マーティン・ホールとフランスのポール・エルーがホール・エルー法を発明。1888年には、オーストリアの化学者、カール・ヨーゼフ・バイヤー(英語版)が酸化アルミニウム(アルミナ)の製造法であるバイヤー法を発明し、これらが現在においてもアルミニウム製造技術の基礎となっている。記録に残るアルミ地金の商業生産は、1890年には年間180トンであったが1898年には5000トンを超え、1906年には15000トンに達した。1900年に発行された『アルミニウム世界誌(Aluninium World)』によると、当時の用途は台所用品や装飾品、船舶・航空用品、医療器具、瓶のふたなどであったが、1914年に第一次世界大戦が開戦すると軍用品としての需要が急激に増加した。 軍用航空機に使用されるアルミニウムの需要の拡大を見込み、1916年3月に、肝付兼行海軍中将を社長として日本軽銀製造株式会社が設立された。「白粘土からアルミナを製造する方法」の特許を持つ、北海道庁の竹島安太郎技師を迎え入れ、年間にアルミナ400トン、アルミ地金200トンの生産を目標として事業化が行われたが、アルミナ・地金とも純度が低く、1917年5月に閉鎖された。その後、藤田組(のちの同和鉱業の母体)系列の大阪亜鉛鉱業が事業を引き継ぎ、同社の名古屋工場でアルミナを製造。1918年10月に、長野県大町に開設された電解工場で約10トンのアルミ地金が製造されたが、アルミナの品位や電極などの不良により純度が要求された水準に達せず、失敗に終わっている。 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: ウィドマンシュテッテン構造 ウィドマンシュテッテン構造(ウィドマンシュテッテンこうぞう)は、鉄とニッケルを多量に含むオクタヘドライト型隕石(八面体晶隕鉄)においてみられる特有の構造のことである。 文章: マグネシウム合金 マグネシウム合金(マグネシウムごうきん)は、マグネシウムを主成分とする合金である。エレクトロン、ダウメタルとも呼ばれる。 鉄などの「重い」金属が利用されていた多くの分野で、部品をマグネシウムに置き換えて軽量化することにより、省エネルギーや事故防止、使用感や安全性の向上などが可能となった。プラスチックと比べてリサイクルしやすいのも利点である。これはアルミニウム合金とも共通する事柄であるため、コストや研究の面である種の競合が起こっている。 マグネシウムの結晶は異方性があり、室温付近では(0001)面と(0012)面にしか滑らない。このため、再結晶温度以下での成形となる冷間加工はほとんど不可能であり、圧入鋳造成形(ダイカスト)、半溶解状態での射出成形(チクソモールディング)、鍛造とプレス加工を合わせた成形(プレスフォージング法)などが用いられている。2005年の資料によると、これらのシェアは60%、35%、5%程度となっている。 旋盤加工時等のマグネシウム合金の切屑は引火すると高温で燃え、燃焼時に水をかけると爆発する危険性があるために、一般的な消火器では消火できない。切粉はまめに清掃し不燃質の蓋のできる容器に収め、消火用の乾燥砂(簡易消火用具参照)を準備する等、細心の注意を払う必要がある。ただし近年になって不燃性のマグネシウム合金が開発されたため、この欠点が大きく解決する可能性がある。 文章: 模型航空機 飛行模型は、軽量で、飛行荷重に耐えられる強度を必要とし、そのために使用材料や構造が制約される。展示模型はその制約が無く、外形を忠実に再現するために最適の材料や構造を自由に選択できる。従って、両模型の材料と構造は大きく相違する。飛行模型については、軽量木材であるバルサ材のほか、キリ、ヒノキ、スプルース、竹、合板などが、強度と重量を考えて使い分けられている。最近は、樹脂材が、そのまま、あるいは発泡材、繊維強化プラスチック (FRP)などの形で使われることが多くなった。構造としては、軽量で丈夫にするために、一般に、細い骨組みと枠を組み合わせた中空の、実機と類似したものが使われる。非常に小さい簡単な機体では、軽量木材や発泡プラスティックを使った中実(ムク)構造もある。機体の表面は、紙(和紙: ジャップ・ティッシュ)、絹、バルサ薄板などが張られ、ラッカーやドープなどで塗装される。 文章: ハンググライダー アルミニウム合金やカーボンファイバー製のパイプでできた骨組みに、ポリエステル系の合成繊維でできた翼が張られる。翼型(翼断面形状)はバテン(アルミ合金やカーボンファイバー製の整形された細いパイプ)により維持される。要所にワイヤを張って強度を保持する。中心から下に向けて、コントロールバーが取り付けられている。アルミ合金やカーボンファイバー製のパイプを三角形に組んだもので、楽器のトライアングルのような形をしている。一辺1.5メートル程度の大きさで、底辺に当たる部分をベースバー、斜辺に当たる部位をダウンチューブ(アップライト)と区別することもある。パイロットはこの三角形の内側に吊り下げられて飛行する。グライダーは、そのまま投げれば紙飛行機のようにまっすぐ飛んでゆくほど安定に作られている。搭乗者(パイロット)をグライダーと繋ぐための物で、体の一部あるいは全部を布で覆うようになっている。 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。 文章: 自然アルミニウム 自然アルミニウム (Aluminium・Native Aluminium) とは、銅 - クパライト族に属する元素鉱物の1つ。結晶系は等軸晶系。理想的な化学組成は Al 。 文章: コメット連続墜落事故 コメット以後の航空機開発では、デ・ハビランド社のような部分構造ではなく、完全な機体を2機製作した上で、1機は静強度試験に供し、もう1機は与圧の繰返しを含めた耐久性評価試験に供して、破壊強度特性を評価することとなった。この手法はボーイング社のボーイング707や日本航空機製造のYS-11など、後続の与圧構造を用いる多くの航空機開発において採用されている。 航空機の材料としてアルミニウム合金が使用されるようになったのは、1920年代からと早かったが、当時の航空機は鋼管などでフレームを構築し、その外部に木材や防水布を張る原始的構造が普通であったため、アルミ合金採用は強度計算の容易な金属製骨材や外装部材への部分採用に留まっていた。 胴体や翼の金属製外皮全体に応力を分担させる、機体全体を一体の強度構造とした、近代的な全金属製モノコック構造を採用した航空機が広まったのは、1930年代前期頃からであった。 文章: 材料強度学 あるいは構造体の大きさ、生産数量、繰り返し数、特定温度での保持時間という実条件下でのスケールファクタを取り込むための工学であり、材料学、統計学、力学あるいはそれに携わる産業文化の総合化をめざしているのが材料強度学といえる。近年、自動車分野で開発が進められているハイテン(高張力鋼;数百MPa~1GPa超えの引張り強さを有するマルテンサイト鋼)技術分野では冷間成形加工するための自己潤滑性特殊鋼(極圧添加剤の効果を持つ冷間ダイス鋼;プレス技術金型等、摺動部品減速機トライボロジー関係)も開発されている(久保田邦親ら;「低フリクションを実現する自己潤滑性特殊鋼の境界潤滑機構」日立金属技報 = Hitachi metals technical review / 日立金属株式会社技術開発本部グローバル技術革新センターGRIT 編 33 20-27, 2017 日立金属、現株式会社プロテリアル)。 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: 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: ロールバッハ金属飛行機 ロールバッハ金属飛行機はドイツに存在した航空機メーカー。主に飛行艇を製造しており製品は社名の『Metallflugzeugbau(金属飛行機)』の通り、当時は最先端技術だった軽合金製の応力外皮構造による全金属製の航空機を設計していた。 ツェッペリン飛行船会社のシュターケン製作所で働いていた工学博士、アドルフ・ロールバッハが1922年に前身となる会社を設立した。当時はヴェルサイユ条約によりドイツの航空産業が制限されていたため、デンマークにRohrbach-Metall-Aeroplan Co. A/Sを設立し、製造を行っていた。1926年に規制が緩和されるとアドルフはベルリンに戻り、ロールバッハ金属飛行機を設立した。同年に完成したロールバッハ Ro VIII ローランドがドイツ・ルフトハンザに採用され、ヨーロッパ諸国を結ぶ路線で多く利用された。 1934年にはアドルフ・ロールバッハが技術顧問を務める航空機メーカーWeser Flugzeugbauに統合された。 クルト・タンクは大学卒業後、教授の推薦によりロールバッハのテストパイロットとして入社し、約4年間勤務していた。 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。