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zoom RSS 「ほこ×たて」に登場した超硬合金は、何トンの物を乗せたら破壊されるの?

<<   作成日時 : 2013/11/19 13:32   >>

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★科学★
問題:「ほこ×たて」という番組があったのをご存じだろうと思います*1。「不適切な演出」という問題で、つい最近、平成25年(2013年)の11月1日に放送終了が発表されたようです。残念ですね。
■人気企画に、「絶対に穴の開かない金属 VS どんな金属にも穴を開けられるドリル」という対決がありました。頑丈なドリルビット(先端切削工具)を備えた電気ドリルで金属の塊に穴を開けるという試験をするらしい。
■番組に登場する「絶対に穴の開かない金属」は、日本タングステンという会社の開発した素材とのこと。全部で7回ほど登場したようです。Wikipediaによれば、1回だけ「穴が開く」という状態になったらしい。4回目には唯一割れたそうです*1。
■4回目では、「(金属が)割れてしまった以上自分の負け(金属側=日本タングステン側)」、「(ドリルが)金属を割るのではなく穴を開ける使命という以上、自分たちは負け(ドリル側)」と双方が負けを認めたため、ほこたて初の引き分けとなった」とWikipediaには書いてありました*1(131119現在)。
■では、日本タングスンが提供している超硬合金10×10×10cmの塊を破壊するには、上からどのぐらいの重さをかければいいのでしょうか? 下の中から選んで下さい。
[い]アフリカゾウ50頭分(約300トン)
[ろ]トヨタ・プリウスL500台分(約650トン)
[は]90式戦車24台分(約1200トン)
[に]新幹線N700系16両編成4本分(約2800トン)
[ほ]ジャンボジェット機27機分(約5000トン)
(答えはずっと下↓ スクロールして下さい)

























★科学★
正解:[ほ]ジャンボジェット機27機分(約5000トン)
説明:10cm立方の金属に5000トンの力を加えるのはなかなか難しそうです。
■なお、ジャンボジェット機747-400ER型は、純粋な飛行機の重さが180トン/機らしい。「空虚重量」とのこと。乗員乗客はもちろん、内装もない状態での重さかと思われます。「旅客機の」とか「満席の」という修飾語がつくと、20機分ぐらいになっちゃったりするのかもしれません。
■ところで、4回目の挑戦で初めて日本タングステンの超硬合金は割れたそうです。前述のように引き分け扱いになりました。日本タングステンの超硬合金は、セラミックスと金属材料を組み合わせた複合材料らしい。タングステンと炭素の化合物(炭化タングステン)の粉と、コバルトの粉をまぜ、焼き固めてできているそうです。
■こうした超硬合金は、状況に応じて、金属の性質があらわれたり、セラミックスの性質があらわれたりするそうです。ほとんど変形しない。これはセラミックスの性質だそうです。普通の金属のようにロールにかけて延伸することはもちろんできないわけですね。
■力をかけると金属のようにふるまうそうです。コバルトの領域がしなります。わずかに変形して耐えるとのこと。セラミックスの限界よりもはるかに大きな力に耐えうるらしい。
■超硬合金が限界以上の力を受けたとき、つまり破壊されるときには、セラミックスのようにふるまうそうです。突然ひびが入り、割れてしまうとのこと。本来は、「穴が開く」ことは考えにくいようです。最悪でも割れるだけ。でもWikipediaでは、平成25年(2013年)10月の最終戦(7回目)では中小企業連合が「穴を開ける」ことに成功したと記されていました。どんな感じだったのかな。なぜ割れなかったのか。観ていなかったので残念ながらわかりません。
■超硬合金は、硬くて変形しにくいので、ほかの金属を切る道具やトンネルをつくるシールドマシンの先端の刃、摩耗しにくく寿命の長い金型などに使われるとのこと。金型としては高価かもしれませんが、たしかに狂いもなさそうですし、長持ちしそうな素材ではありますね。
◆参考*1:HP「ほこ×たて - Wikipedia」
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%81%BB%E3%81%93%C3%97%E3%81%9F%E3%81%A6
◇*2雑誌「金属とセラミックスを『いいとこ取り』する素材、『超硬合金』」Newton (ニュートン) 1308月号109頁、担当編集者市田朝子、ニュートンプレス

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コメント(2件)

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せっかくの面白い番組をやらせで壊してしまうとは・・・・残念なことです。
しかし、セラミックと金属の融合させた金属というのも不思議ですね。
ねこのひげ
2013/11/21 01:36
コメントをありがとうございます。

 誤解させてしまって申し訳ありません。
 参考資料*2によれば、「…コバルトは金属である。実は、超硬合金は、純粋な金属材料ではなく、セラミックスと金属材料を組み合わせた『複合材料』なのだ」。とのこと。
 通称では合金ですが、金属どうしの融合ではないので、金属と呼んでいいのかどうか微妙なのかな。

 今後は、こうした新しい不思議な素材がどんどん身の回りにも現れるのでしょうね。
(^^;)
ねこのひげ様<素町人
2013/11/21 10:37

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