クエリ: 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?
文章: 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。
文章: 燃料被覆管 マグノックス(マグネシウム合金の一種)は、原子炉での400°Cを超える高温高圧に耐えうる材質として開発された合金で、マグネシウムにベリリウムを0.1 %を加えたものである。燃料として天然ウランを装填できる黒鉛減速炉の燃料被覆材として用いられてきたが、近年ではジルコニウム合金に置き換えられるようになった。 マグネシウム合金は水に弱いため、冷却材に軽水を使用する軽水炉では、被覆管に穴が開いてしまう恐れがあることから使用されない。 ステンレス鋼は、高温高圧に耐え、化学的にも安定しており、主に改良型ガス冷却炉や高速増殖炉で用いられている。中性子の吸収効果が大きいため、軽水炉では使用されていない。 文章: 合金 合金(ごうきん、英: alloy)とは、単一の金属元素からなる純金属に対して、複数の金属元素あるいは金属元素と非金属元素から成る金属様のものをいう。純金属に他の元素を添加し組成を調節することで、機械的強度、融点、磁性、耐食性、自己潤滑性といった性質を変化させ材料としての性能を向上させた合金が生産されて様々な用途に利用されている。 一言に合金といっても様々な状態があり、完全に溶け込んでいる固溶体、結晶レベルでは成分の金属がそれぞれ独立している共晶、原子のレベルで一定割合で結合した金属間化合物などがある。合金の作製方法には、単純に数種類の金属を溶かして混ぜ合わせる方法や、原料金属の粉末を混合して融点以下で加熱する焼結法、化学的手法による合金めっき、ボールミル装置を使用して機械的に混合するメカニカルアロイングなどがある。ただし、全ての金属が任意の割合で合金となるわけではなく、合金を得られる組成の範囲については、物理的・化学的に制限(あるいは最適点)が存在する。 文章: 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。 文章: 亜鉛銅カップル 亜鉛銅カップル(あえん-どうカップル、亜鉛銅偶、英: Zinccopper couple)は、有機合成において試薬として使用される銅と亜鉛の合金である。この「カップル」は、アルケンのシクロプロパン化反応において有機亜鉛試薬の形成に必要な亜鉛の活性化された供給源としての応用を報告したシモンズとスミスの1959年の論文が発表された後に広まった。亜鉛銅カップルは活性化された亜鉛金属を必要とするその他の反応における試薬としても広く使用されてきた。亜鉛銅カップルは厳密に規定された化学構造または合金組成を指さない。亜鉛銅カップルは銅と亜鉛をいろいろな割合で含む。亜鉛含量は典型的に90%を超えるが、亜鉛と銅を近い割合で含む合金が使われる場合もある。カップルは暗色の粉末としてしばしば調製され、基質に対してわずかに過剰に用いられる前にエーテル溶媒の懸濁液とされる。銅による亜鉛の活性化はカップルが働くために必須であるが、この効果の起源はしっかりと実証されていない。銅は合金の表面において亜鉛の反応性を高めていると推測されている。 文章: マグネシウム 非常に軽い軽合金材料として重要であり、金属マグネシウムとしてさまざまな合金の第一金属(合金の基本となる金属)や、添加剤に利用される。また、反応性の高さから脱酸素剤や脱硫剤、さらに有機合成用試薬として欠かせない。必須元素であり、食品や医薬品のほか、飼料、肥料として広く用いられる。 マグネシウムはハロゲン化アルキルと反応し、R-MgX(Rは有機置換基、Xはハロゲン)の一般式で表される有機金属化合物を作る。これはグリニャール試薬と呼ばれ、カルボニル化合物などと反応して炭素-炭素結合を生成する。このため有機合成分野において重要な試薬として用いられる。 そのほかにも多くの錯体・塩基性塩などの化合物を合成する。これらはおもに化学実験において、合成試料や試薬として使われる。 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: ベリリウム 銅(Cu)に0.152.0 %程度を混ぜてベリリウム銅合金として利用される。銅よりもはるかに強く、純銅に近い良好な電気伝導性がある。膨張率はステンレス鋼や鋼に近い。ゆっくり変化する磁界に対し高い透磁率をもつ。銅合金の中でも優れた機械的強度を持っており、電気回路のコネクタなどで使われるばねの材料に用いられる。また、磁化しにくい、打撃を受けても火花が出ない特徴を持つことから、石油化学工業などの爆発雰囲気の中で使用する防爆工具に安全保持上用いることもある。ベリリウム銅合金はまた、Jason pistolsと呼ばれる船から錆やペンキをはぎ取るのに用いられる針状の器具にも用いられる。また、銅の代わりにニッケルを用いた合金も同様に利用される。ベリリウム銅合金はベリリウムの持つ毒性のために代替材料の開発が進められており、実用化されているものもある。 また、アルミベリリウム合金も軽量かつ強度が高い特徴があり、F1レーシングカーの部品(安全性の観点から2004年以降は使用禁止)や航空機の部品にも使用されている。 堆積学分野では同位体のBeおよびBeと鉛の同位体Pbの存在比率により、地層の堆積物の輸送がどのようなイベントで生じたのか、つまり「ゆっくりと安定した堆積なのか」「河川の氾濫や洪水、嵐による急激な堆積なのか」などを調べることが可能である。 文章: 溶体化処理 溶体化処理(ようたいかしょり) 金属材料の熱処理の一種で、均一な固溶体を得る目的で行う、加熱後に高温状態を一定時間保持し、均質な固溶体組織にした後に急冷する処理。固溶化処理。 溶体化処理においては、加熱により銅が基材中に分散する必要があるため、設定温度に到達してからある程度の保持時間が必要となる。(中小企業庁「アルミニウム部品の急速加熱による高品質・高効率熱処理技術の開発」)〔2009年〕 電気抵抗炉を用いて開発合金を大気中で683K(410°C)まで加熱し、0時間~20時間の種々の時間で保持する溶体化処理実験を行った。(中小企業庁「耐熱・難燃性マグネシウム合金鋳造によるパワートレイン耐熱部材の開発」)〔2012年〕 溶体化処理においては、加熱により銅が基材中に分散する必要があるため、設定温度に到達してからある程度の保持時間が必要となる。(中小企業庁「アルミニウム部品の急速加熱による高品質・高効率熱処理技術の開発」)〔2009年〕 電気抵抗炉を用いて開発合金を大気中で683K(410°C)まで加熱し、0時間~20時間の種々の時間で保持する溶体化処理実験を行った。(中小企業庁「耐熱・難燃性マグネシウム合金鋳造によるパワートレイン耐熱部材の開発」)〔2012年〕 時効処理 英語: solution treatment, solution heat treatment ↑ 『平成20年度戦略的基盤技術高度化支援事業「アルミニウム部品の急速加熱による高品質・高効率熱処理技術の開発」研究開発成果報告書』財団法人やまなし産業支援機構(委託先)(中小企業庁ホームページ)政府標準利用規約(第2.0版)公開 https://www.chusho.meti.go.jp/keiei/sapoin/portal/seika/2006/18-10-16-3.pdf 2020年2月22日参照。 ↑ 『平成23年度戦略的基盤技術高度化支援事業「耐熱・難燃性マグネシウム合金鋳造によるパワートレイン耐熱部材の開発」研究開発成果報告書』財団法人福岡県産業・科学技術振興財団(委託先)p.11(中小企業庁ホームページ)政府標準利用規約(第2.0版)公開 https://www.chusho.meti.go.jp/keiei/sapoin/portal/seika/2009/21184010002.pdf 2020年2月22日参照。 文章: 炭素鋼 炭素鋼(たんそこう、carbon steel)とは、鉄と炭素の合金である鋼の一種で、炭素以外の含有元素の量が合金鋼に分類されない量以下である鋼である。加工が容易で廉価なので一般的によく使用される鉄鋼材料である。 文章: 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。 文章: 水素吸蔵合金 たとえばマグネシウムは、水素と MgH2 という化合物をつくる。この反応が完全に進行すると、マグネシウムはその重量の7.6%もの水素を吸蔵する計算になる。しかし化学的結合は固溶などと比較してその結合が安定であるため、適当な条件でその結合を切るための触媒、あるいは結晶構造が要求される。 文章: 蹄鉄 鉄、アルミニウム、ゴム、プラスチック、牛皮、またはそれらを組み合わせた素材で作られる。一般的な素材は鉄だが、日本の競馬においては軽量なアルミニウム合金が用いられている 。その他、マグネシウムやチタンあるいは銅が使われることもある。 初期の蹄鉄には滑り止めとしてカルキンスと呼ばれる出っ張りがあった。これは今でもチームペニングといった競技用馬の蹄鉄において見受けられる。 蹄鉄の形状は馬蹄形と呼ばれ、形を表現する語として使われる。代表例として、U字構造をした馬蹄磁石や米国ペンシルベニア州の鉄道史跡「ホースシューカーブ」、コロラド川が馬蹄形に曲がりくねっているアリゾナ州の「ホースシューベンド」がある。 文章: ダイカスト 使用素材として、亜鉛、アルミニウム、マグネシウムなどの非鉄金属とその合金で、優れた寸法精度の製品を短時間に大量生産できることから、自動車関連部品に多く使用されてきた。近年金型技術の発達、合金素材の改良により通信機器、建築材料、産業機械など急速な需要の広がりをみせている。特に、マグネシウム素材の開発でデジタルカメラ、パソコン、携帯電話他、事務用品、日用品等、身近な雑貨から最先端機器にいたるまで、用途を拡大している。従来のダイカストはパワートレイン関連の自動車部品の製造に多用されている。代表的な部品は以下の通りである。 また、自動車へのアルミニウム部品適用拡大の流れから、従来板金部品が大半であった車体へのダイカスト部品適用も広がっている。 自動車部品以外の鋳造品の代表例として以下がある。 文章: 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。 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。