合金構造 金属材料基礎講座(その8)

更新日

投稿日

 

◆ 金属組織および状態図に見られる合金構造

 金属材料は単一の純金属の状態で使用することもあるが、2種類以上の金属を混ぜて使用することの方が多いです。2種類以上の金属を混ぜたものを合金といいます。

 合金には炭素などの非金属を混ぜた合金もあります。2種類以上の金属を溶かして混ぜたものを固体に固めた時に、固体状態でも完全に混ざり合い、元の結晶構造を保ちながら、組織観察において単一な組織になることがあります。この状態を固溶体と言います。

 固溶体には元の結晶構造の格子に別の原子が置き換わる置換型固溶体と、元の結晶構造のすき間に別の原子が入り込む侵入型固溶体があります。その模式図を下図に示します。侵入型固溶体は原子サイズが大きく異なるときに起きます。そのため炭素や窒素などの原子に限られます。固溶体については後の「固溶強化」でも記述します。

金属材料

 図. 固溶体の模式図

 2種類以上の金属を溶かして固めた時に元の結晶構造とは異なる新しい結晶構造を形成することがあります。これを中間相と言います。

 そして構成金属の原子数が簡単な整数比(1:2など)で表現できる合金を金属間化合物と言います。金属間化合物では...

 

◆ 金属組織および状態図に見られる合金構造

 金属材料は単一の純金属の状態で使用することもあるが、2種類以上の金属を混ぜて使用することの方が多いです。2種類以上の金属を混ぜたものを合金といいます。

 合金には炭素などの非金属を混ぜた合金もあります。2種類以上の金属を溶かして混ぜたものを固体に固めた時に、固体状態でも完全に混ざり合い、元の結晶構造を保ちながら、組織観察において単一な組織になることがあります。この状態を固溶体と言います。

 固溶体には元の結晶構造の格子に別の原子が置き換わる置換型固溶体と、元の結晶構造のすき間に別の原子が入り込む侵入型固溶体があります。その模式図を下図に示します。侵入型固溶体は原子サイズが大きく異なるときに起きます。そのため炭素や窒素などの原子に限られます。固溶体については後の「固溶強化」でも記述します。

金属材料

 図. 固溶体の模式図

 2種類以上の金属を溶かして固めた時に元の結晶構造とは異なる新しい結晶構造を形成することがあります。これを中間相と言います。

 そして構成金属の原子数が簡単な整数比(1:2など)で表現できる合金を金属間化合物と言います。金属間化合物では各原子が決まった格子点に配置される規則構造となります。金属間化合物は元の金属とは異なる複雑な結晶構造のため、一般的に硬く脆く変形しずらいです。そのため金属よりもセラミックスのような特徴があります。

 次回に続きます。

◆【関連解説:金属・無機材料技術】

   続きを読むには・・・


この記事の著者

福﨑 昌宏

金属組織の分析屋 金属材料の疲労破壊や腐食など不具合を解決します。

金属組織の分析屋 金属材料の疲労破壊や腐食など不具合を解決します。


「金属・無機材料技術」の他のキーワード解説記事

もっと見る
抵抗接合とろう接合  金属材料基礎講座(その31)

  1. 抵抗接合  抵抗接合としてスポット溶接があります。これは接合する板を重ねて、電極で挟み込むように圧力をかけます。  その模式図を...

  1. 抵抗接合  抵抗接合としてスポット溶接があります。これは接合する板を重ねて、電極で挟み込むように圧力をかけます。  その模式図を...


異方性とは?材料の例や注意点などを解説

機械や構造物に用いる材料の特性を表す言葉のひとつに「異方性」があります。あまり聞きなれない言葉だという人も少なくないのではないかと思いますが、実は日常...

機械や構造物に用いる材料の特性を表す言葉のひとつに「異方性」があります。あまり聞きなれない言葉だという人も少なくないのではないかと思いますが、実は日常...


金属材料の疲労破壊とは

  今回は、金属材料の疲労破壊について解説します。 【目次】   金属材料は繰り返し荷重を受けると強度が徐...

  今回は、金属材料の疲労破壊について解説します。 【目次】   金属材料は繰り返し荷重を受けると強度が徐...


「金属・無機材料技術」の活用事例

もっと見る
金代替めっき接点の開発事例 (コネクター用貴金属めっき)

 私は約20年前に自動車用コネクターメーカーで、接点材料の研究開発を担当していました。当時の接点は錫めっきが主流でした。一方、ECU(エンジンコントロール...

 私は約20年前に自動車用コネクターメーカーで、接点材料の研究開発を担当していました。当時の接点は錫めっきが主流でした。一方、ECU(エンジンコントロール...


ゾルゲル法による反射防止コートの開発と生産

 15年前に勤務していた自動車用部品の製造会社で、ゾルゲル法による反射防止コートを樹脂基板上に製造する業務の設計責任者をしていました。ゾルゲル法というのは...

 15年前に勤務していた自動車用部品の製造会社で、ゾルゲル法による反射防止コートを樹脂基板上に製造する業務の設計責任者をしていました。ゾルゲル法というのは...