物質・材料研究機構(NIMS)は,国産のロケットに使われる材料の特性取得と信頼性向上を目的として,宇宙関連材料の強度をまとめたデータシートを発行した。「H-IIA」ロケットに実際に使用する国産材料について,あらゆる使用温度(液体水素温度を含む)での特性を掲載するもの。データを得るための実験は,宇宙航空研究開発機構(JAXA)と共同で実施した。NIMSはこのデータシートを,国内に限定して配布する。

 今回発行したのは,(1)「No.10 アロイ718鋳造材の破壊靱性および高サイクル疲労特性データシート」 (2)宇宙関連材料の破面写真集「No.F-1 Ti-5Al-2.5Sn ELI合金(φ180mmビレット)の破面」 (3)「No.F-2 Ti-5Al-2.5Sn ELI合金(φ160mmビレット)の破面」----の3種類。

 このうち(1)は,H-IIAロケットの液体酸素や液体水素ターボポンプに使用されている材料と同等のニッケル基超合金718(53Ni-19Cr-5Nb-3Mo-1Ti,954℃溶体化材)の鋳造材の液体ヘリウム温度(4K),液体水素温度(20K),液体窒素温度(77K),室温(293K)と高温(767K)の各環境下での引張特性,衝撃吸収エネルギ,破壊靭性,高サイクル疲労特性をまとめたものだ。(2)と(3)は,発行済みのデータシート「No.1」と「No.3」に掲載したすべてのデータの試験片の破面を掲載した写真集。付属のCD-ROMには,掲載内容をPDFファイル化したものを収録する。

 このデータシートを作成するきっかけとなったのは,1999年11月に起きた「H-IIロケット8号機」の打ち上げ失敗事故。この事故で破損の大きかった液体水素燃料ターボポンプやエンジンには,チタン合金,ニッケル基超合金を使用していたが,当時,これらの強度特性に関するデータが整備されていなかった。そのため宇宙開発事業団(NASDA,現JAXA)は調査に当たり,主に米国航空宇宙局(NASA)や金属材料技術研究所(現NIMS)が発表していたデータを参照した。

 そこでNASDAは,使用材料の特性を取得するために,データシートの整備を開始。2000年6月には,H-IIAロケットに使う材料の強度特性データを取得する際に,極低温下での合金の特性などデータ評価に実績のある金属材料技術研究所にデータ整備を依頼した。

 さらにNIMS(2001年4月~)とNASDAは,データの整備を進める中で得た情報を,ロケットの設計に利用するだけでなく公開することで,多くの人に材料が認知され,材料自体の信頼性を高められる,と判断。NIMSは2003年2月にデータシート「No.0, 1/2」を発行し,2006年3月にはデータシート「No.9」を発行した。

 データシートに掲載する試験は,当初,金属材料技術研究所と宇宙科学研究所,宇宙開発事業団,航空宇宙技術研究所が連携して進めており,このうち宇宙関連の3機関が統合した2003年10月以降は,NIMSとJAXAを中心に実施している。取得したデータは,国内の材料関連メーカーの社員を含む宇宙関連材料強度特性データ整備委員会で検討された後,配布先を確認し,公開する。今後は,2008年3月にCo基超合金に関するデータシートとアロイ 718/銅合金接合材を,同年12月にチタン合金の資料集を発行する予定。

 JAXAでは,これまで得たデータをH-IIAロケットの第1段エンジン「LE-7A」と第2段エンジン「LE-5B」の設計評価やエンジンの動作条件の確認に利用している。データシートは,極低温試験技術に関する情報も提供するので,強度設計者だけでなく,協力する材料技術者にも有用という。