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みさえひらみね
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9 2 * Extra Super Duralumin and Zero Fighter (2) Application of Extra Super Duralumin to Zero Fighter* ** Hideo YOSHIDA** 1. 1 2013 30 kg Alcoa 7075 7075 2. 2. 1 2 7 1a 3 1b 3 1936 2596 1c 3 1940 2600 1932 7 1920 1921 1928 1934 * 1 2 4 1 3 a b 8 2013 p.

1 9 2 * Extra Super Duralumin and Zero Fighter (2) Application of Extra Super Duralumin to Zero Fighter* ** Hideo YOSHIDA** kg Alcoa a 3 1b c * a b p. 56, 59 c mhi.co.jp/cats/airplane/photo/presea/96sento.html 3, 5 3 * ** UACJ Research & Development Division, UACJ Corporation ( Chitose, Minato-ku, Nagoya-shi, Aichi ) yoshida-hideo@uacj.co.jp

98 66 2016 2 2 3 5 350 km/h 1934 9 3 6 450 km/h 3 6 1936 11 3, 6 3 * 1 3, 5, 14 1903 6 22 1924 1927 9 1 1929 30 Junkers Curtiss 1932 1934 1937 1940 1942 1944 12 1945 1963 1964 65 1965 1965 69 1972 73

2 km/h km/h , 6 3 * 1 3, 5, Junkers Curtiss L 2 4, 6 ESD SD 300 kg 30 kg 7 SD 8 p SDH 8 p. 166 SDH 24S S S S ZB DM31 SD Al 4.2%Cu 0.75%Mg 0.7%Mn 0.7%Si SA1 Al 1.2%Mn 0.8%Cu SDC 1934 SD Al 4.2%Cu 0.75%Mg 0.7%Mn 0.7%Si T3 T3C T3 Al 4.14%Cu 1.36%Mg 0.68%Mn 0.14%Si

3 J. JILM %Fe 24S 24S T3 SD T3C SDC SDC SA3 Al 1.5%Mn 0.55%Mg Alcoa 24SC 10, Schleomann 2000 SD 24S , SDH ESD 60 kg/mm 2 6, m 500 km/h 3000 m m m 70 m m m 1070

100 66 2016 2 2 17 432 km/h 3160 m 4000 m 500 km/h 533 km/h 4700 m 5000 m/7 15 3 30 3000 m 3000 m/3 35 3 4 6 6 7.7 mm 2 30 kg 2 20 mm 2 7.7 mm 2 60 kg 2 30 kg 2 20 mm 2 7.

4 km/h 3160 m 4000 m 500 km/h 533 km/h 4700 m 5000 m/ m 3000 m/ mm 2 30 kg 2 20 mm mm 2 60 kg 2 30 kg 2 20 mm mm 2 60 kg 2 30 kg kg/m kg/m 2 45 kg/mm 2 60 kg/mm kg 4, 6, 15, km ESD ESD A6M2b p ESD Zero Fighter

5 J. JILM Zeke F4F 2 12 m 11 m 565 km/h F6F F6F ESD Alcoa 3. Alcoa GHQ 75S inventor ESD 75S 75S 22 75S p. 112

6 ESD Al Zn Mg Cu ESD Zn Mg Cr 75S Alcan 24 75S Materials & Methods June, 1949 Reynolds R303 75S ESD 75S 7075 ESD Alcoa 75S 3 25 Alcoa 75S ESD Mn Mn Cr Alcoa Zn 4 6%, Mg %, Cu 0.1 2%, Mn 0.1 1% Ti %, B %, Zr %, Mo %, W %, Co %, Cr %, V % 1 2 Zn 4 6%, Mg %, Cu 0.1 2%, Mn 0.1 1%, Cr %, Ti %, 3 Zn 4 6%, Mg %, Cu 0.1 2%, Mn 0.1 1%, Ti % Cr Zn 3 20%, Mg 1 20%, Cu 1 3%, Cr 0.1 2%, Mn 0.1 2% 75S 5.5%Zn, ESD 8%Zn 58 kg/mm 2 75S 54 kg/mm mm 0.5 mm 25 ESD Zn ESD ESD Sander E E S D 25 ESD Alcoa J. T. Staley 1989 History of Wrought-Aluminum- Alloy Development Al Zn Mg Cu Alcoa Al 7.5%Zn 1.6%Mg 0.7%Cu 0.6%Mn 2025 Al 4.25%Cu 0.8%Si 0.75%Mn 1938 X74S Al 5.2%Zn 2.1%Mg 1.5%Cu 0.4%Mn % ESD Alcoa 75S 25 Zn Mg Cu Mn Cr Fe Si Ti ESD (<0.6) (<0.5) ESD < Alcoa 75S <0.7 <0.5 <0.2 Alcoa 75S <0.10 <0.10 <0.7

7 J. JILM T Interestingly, chemical analysis of sheet from a downed Japanese Zero fighter aircraft disclosed that the composition was almost the same as that of T6 B-29 Superfortness Alcoa Zero Fighter 28 Alcoa 7075 Alcoa ESD 10 Alcoa 7075 ESD 4. HD ND HD HD ND 34, Al Zn Mg 3 Zn 6%, Mg 2%, Mn 0.8%, Cr 0.25% 440 MPa 45 kg/mm 2 18% 420 MPa 43 kg/ mm 2 14% 30 Al 6%Zn 2%Mg 0.75%Mn 0.35%Cr MPa kg/mm % SD 30 2 HD H HD Honda s Duralumin 4 13 ESD m/ m/ ESD ESD 1943 NSD 12, 13 N Nagoya N ESD 2% 1.1% Mg 3 m/ NSD ESD HD Honda s Duralumin ND Nippon Duralumin mass% 13 Zn Mg Cu Mn Cr Fe Si Al HD < <0.6 <0.5 ND < < NSD ESD mass% 12 Zn Mg Cu Mn Cr Fe Si Al * <0.6 <0.6 NSD (<0.6) (<0.45) ESD (<0.6) (<0.5) 87.8 *

104 66 2016 2 7222 263 4. 2 ND Fe, Si, Zn SD SD ND 31 ND Nippon Duralumin 4 430 MPa 44 kg/ mm 2 310 MPa 32 kg/mm 2 10% 14S 25S ND ND 0.8% SD 31 5

8 ND Fe, Si, Zn SD SD ND 31 ND Nippon Duralumin MPa 44 kg/ mm MPa 32 kg/mm 2 10% 14S 25S ND ND 0.8% SD TOWN MOOK 2013 p Hamilton Standard Propellers Company Hamilton 2 Hamilton 6 25S S 2025 Al 4.4%Cu 0.8%Si 0.75%Mn Alcoa Jeffries Archer Mg

J. JILM 66 2016 2 105 図 7 プロペラブレード用素材の鍛造工程の一例 1942 年 8 月各工程は切断施削加工を除きすべて熱間加工である型打ち鍛造は各回ごとに加熱しまたばり取りを実施している 12, 13 を含まないためにジュラルミン 17S よりも熱間加工性に優れ 17S で難しいような鍛造品もできた航空機のプロペラやコネクティングロッド

日本の戦闘機のプロペラには 25S 住友呼称 R2 以外に 17S 住友呼称 D2 も用いられた住友では 1931 年固定ピッチのプロペラブレード素材の鍛造を開始した重量 110 kg 程度の鋳塊を 4 工程で再加熱を繰り返し羽子板状に自由鍛造して製造した 1934 35 年頃はブレード部を長さ 300 mm ごとに区分けしそれぞれ上下一対の割り型を用いて部分型打ち鍛造を行う

9 J. JILM 図 7 プロペラブレード用素材の鍛造工程の一例 1942 年 8 月各工程は切断施削加工を除きすべて熱間加工である型打ち鍛造は各回ごとに加熱しまたばり取りを実施している 12, 13 を含まないためにジュラルミン 17S よりも熱間加工性に優れ 17S で難しいような鍛造品もできた航空機のプロペラやコネクティングロッド機関車のサイドバーなどにも使用されたこの合金は 17S と違って室温時効を示さず高温時効で硬くなり強度は 17S と同等である T6 材で引張強さ 400 MPa 耐力 260 MPa 伸び 19% である図 6 は西村教 34 授の著書に掲載された 25S の高温時効曲線である耐食性に関しては薄い製品では粒界腐食が問題となるが厚い製品ではほとんど問題とならない日本の戦闘機のプロペラには 25S 住友呼称 R2 以外に 17S 住友呼称 D2 も用いられた住友では 1931 年固定ピッチのプロペラブレード素材の鍛造を開始した重量 110 kg 程度の鋳塊を 4 工程で再加熱を繰り返し羽子板状に自由鍛造して製造した年頃はブレード部を長さ 300 mm ごとに区分けしそれぞれ上下一対の割り型を用いて部分型打ち鍛造を行う割り型鍛造を行った 1938 年にはドイツ製 10 トンドロップハンマと住友機械製の鍛造ロールが設置されブレード部のロール鍛造を行いこの粗鍛造材を型に入れてドロップハンマで型鍛造する総型鍛造を行った 1940 年米国製 15 トンエアハンマが導入され大型プロペラブレード素材の鍛造も可能となった当時の製造工程は次のようであった図 7 に 12, 13 各工程での鍛造素材の写真を示す 1 加熱水冷法による大型鋳塊を八角形断面に水圧鍛造 2 溝ロール圧延で直径 150 mm 丸棒長さ 1.1 m に切断 3 先端をロール絞り加工外皮を mm 切削除去 4 ロール鍛造後総型鍛造 3 回 5 ボス部据え込み 6 熱処理後矯正 13, プロペラの生産住友伸銅所がプロペラブレード素材を初めて鍛造したのは 1925 年三菱内燃機製造からの依頼によるものであるこのプロペラは厚板素材をエアハンマで自由鍛造し竹とんぼの羽根のようにブレードボス部一体の形状としてから両ブレード部を捩り熱処理後削りだしたものでその中央にエンジンのプロペラ軸が取り付けられたこのプロペラは陸軍の八七式軽爆撃機に搭載された 1928 年固定ピッチプロペラ素材の鍛造を受注したのがきっかけで鍛造素材図 8 航空機用プロペラ金型上型下型一対 UACJ 名古屋製造所正門玄関に展示されているの生産が始まった 1931 年中島飛行機が Hamilton 社と技術提携し固定ピッチプロペラの製造を始めたがそのブレード素材は Hamilton 社からの輸入に頼っていた海軍は飛行機の国産化と自給体制を望み 1932 年住友伸銅鋼管が金属プロペラ完成品を生産することとなったこのときに中島飛行機が Hamilton 社から譲渡された固定ピッチプロペラ製造に関する権利と加工設備一式が伸銅所に譲渡された 1933 年伸銅所は年産 300 本のプロペラ工場を建設し年末には 800 本までできる設備を増強した 1934 年 Hamilton 社から可変ピッチプロペラの製造販売権を入手し 1938 年から定速式回転プロペラの生産に移行し零戦に採用されたプロペラ工場は伸銅所から独立してプロペラ製造所となったその後神崎静岡津にプロペラ製造工場ができた鍛造素材は伸銅所と名古屋製造所で製造された図 8 は現在 UACJ 名古屋製造所入口に保存展示されているプロペラブレードの型鍛造の金型である 6. おわりに零戦は日本が誇る航空機であったこの航空機の軽量化に寄与したのが五十嵐博士らが発明した超々ジュラルミンで

10 F6F F6F 4 4 1) ) ) ) ) ) 1982 M ) NF ) ) ) ) ) ) 1995 UACJ 14) TOWN MOOK ) ) ) ) ) 75 ESD ) NF ) ) ) ) Handbook of Aluminum Alloys: Aluminum Company of Canada, Ltd., (1947). 25) ) US Patent 2,240,940. Aluminum Alloy, J.A. Nock, Jr., ALCOA, Application Sept. 28, Patented May 6, ) ) J. T. Staley: History of Wrought Aluminum-Alloy Development, Aluminum Alloys Contemporary Research and Applications, Edited by A. K. Vasudevann and R. D. Doherty, Treatise on Materials Science and Technology, Vol. 31, Academic Press, Inc., (1989), 3. 29) 34 No ) 35 No ) 38 No ) 2 No ) R. S. Arther: The Aluminum Industry Vol. 2, Aluminum Products and Their Fabrication, by J. D. Edwards, F. C. Frary and Z. Jeffries, McGraw-Hill Book Company, (1930), ) )

untitled

untitled NPO 2006( ) 11 14 ( ) (2006/12/3) 1 50% % - - (CO+H2) ( ) 6 44 1) --- 2) ( CO H2 ) 2 3 3 90 3 3 2 3 2004 ( ) 1 1 4 1 20% 5 ( ) ( ) 2 6 MAWERA ) MAWERA ( ) ( ) 7 6MW -- 175kW 8 ( ) 900 10 2 2 2 9 -- - 10