ジュラルミン

ジュラルミン（duraluminum、duraluminium、duralum、dural(l)ium、duralとも呼ばれる）は、最も古いタイプの時効硬化型 アルミニウム銅合金の1つの商標である。この用語は、 Dürenerとaluminiumを組み合わせたものである。商標としての使用は廃止されている。今日、この用語は主に、国際合金呼称システム（IADS）によって2000シリーズとして指定されるアルミニウム銅合金、および機体製造に使用される2014および2024合金を指す。

ジュラルミンは 1909 年にドイツで開発されました。ジュラルミンは強度と硬度に優れていることで知られており、特に航空宇宙産業のさまざまな用途に適しています。ただし、腐食しやすいため、アルクラッド ジュラルミン素材を使用することで腐食を軽減できます。

ジュラルミンは、デューレナー金属工業株式会社のドイツの冶金学者アルフレッド・ウィルムによって開発されました。1903年、ウィルムは、 4%の銅を含むアルミニウム合金を急冷した後、室温で数日間放置すると硬化することを発見しました。さらに改良が進められ、1909年にジュラルミンが導入されました。^[1]この名前は主に、 1970年にアルミニウム協会によって最初に作成された国際合金指定システムによって指定されたすべてのAl-Cu合金システム、または「2000」シリーズを表すためにポップサイエンスで使用されています。

ジュラルミンの主な材料は、アルミニウムのほかに、銅、マンガン、マグネシウムです。たとえば、ジュラルミン2024は、アルミニウム91～95%、銅3.8～4.9%、マグネシウム1.2～1.8%、マンガン0.3～0.9%、鉄<0.5%、シリコン<0.5%、亜鉛<0.25%、チタン<0.15%、クロム<0.10%、その他の元素は合わせて0.15%以下で構成されています。^[2]銅を加えると強度は向上しますが、これらの合金は腐食しやすくなります。アルクラッドジュラルミンと呼ばれる高純度アルミニウム表面層の冶金結合により、耐腐食性が大幅に向上します。アルクラッド材は、今日でも航空機業界で広く使用されています。^{[3] [4]}

析出硬化が可能な銅とアルミニウムの合金（Al-Cu合金）は、国際合金指定システムで2000シリーズとして指定されています。鍛造Al-Cu合金の一般的な用途は次のとおりです。^[5]

• 2011年:ねじ加工機製品用のワイヤ、ロッド、バー。優れた加工性と強度が求められる用途。
• 2014 :航空機の装備品、車輪、主要構造部品、宇宙ブースターのタンクと構造、トラックのフレームとサスペンション部品用の頑丈な鍛造品、プレート、押し出し品。高温での使用を含む、高い強度と硬度が求められる用途。
• 2017年またはAvional（フランス）： Si約1％。 ^[6]機械加工性良好。空気中での耐腐食性と機械的特性は許容範囲内。フランスではAU4Gとも呼ばれる。戦間期にはフランスとイタリアで航空機用途に使用された。 ^[7]また、1960年代からはモーターレース用途でも使用されていた。 ^[8]これは比較的単純な設備でプレス成形できる耐性合金であるためである。
• 2024年：航空機構造、リベット、ハードウェア、トラックホイール、スクリューマシン製品、その他の構造用途。
• 2036:自動車ボディパネル用シート
• 2048:航空宇宙用途および軍事機器の構造部品のシートおよびプレート

ドイツの科学文献には、1914年の第一次世界大戦勃発前に、ジュラルミンとその組成および熱処理に関する情報が公開されていた。それにもかかわらず、ドイツ国外でのこの合金の使用は、1918年の戦争終結後まで行われなかった。第一次世界大戦中のドイツでの使用に関する報告は、Flightなどの技術雑誌でさえ、その主要な合金成分が銅ではなくマグネシウムであると誤って特定されている可能性がある。^[9]英国の技術者は、戦後までジュラルミンにほとんど関心を示さなかった。^[10]

空気より重い航空機の構造にジュラルミンを使用する最も古い試みは、1916 年にヒューゴ・ユンカースがユンカース J 3の機体にジュラルミンの使用を初めて導入したときに起こりました。これは単発単葉機の「技術実証機」であり、ユンカースのトレードマークであるジュラルミンの波形外板が初めて使用された機体です。ユンカース社は、J 3 の覆われた主翼と管状の胴体フレームのみを完成させた後、開発を断念しました。 1917年に登場した、IdFlieg の呼称のみを持つ ユンカース JI装甲三葉機は、工場ではユンカース J 4 として知られていましたが、全金属製の主翼と水平安定板は、実験的で飛行可能な全ジュラルミン製のユンカース J 7単座戦闘機の設計と同様に、J 3 の主翼と同じ方法で製造されていました。この設計は、ユンカース DI低翼単葉戦闘機につながり、 1918年に ドイツ軍航空に全ジュラルミン製の航空機構造技術を導入しました。

気体静圧機体フレームで最初に使用されたのは、硬式飛行船フレームで、最終的には1920年代から1930年代の「偉大な飛行船」時代のすべての飛行船に使用されました。イギリス製のR100、ドイツの旅客用ツェッペリンLZ 127グラーフ・ツェッペリン、LZ 129ヒンデンブルク、LZ 130グラーフ・ツェッペリンII、およびアメリカ海軍の飛行船USSロサンゼルス（ZR-3、旧LZ 126）、USSアクロン（ZRS-4）、USSメイコン（ZRS-5）です。^{[11] [12]}

ジュラルミンは、1930 年代から 1990 年代にかけて、自転車の部品やフレームセットの製造に使用されていました。フランスのサンテティエンヌにあるいくつかの企業は、ジュラルミンをいち早く革新的に採用したことで際立っていました。1932 年に Verot et Perrin が初の軽合金クランクアームを開発し、1934 年に Haubtmann が完全なクランクセットをリリースしました。1935 年以降、ジュラルミン製のフリーホイール、ディレイラー、ペダル、ブレーキ、ハンドルバーがいくつかの企業によって製造されました。

完全なフレームセットもすぐに続き、その中には、人気の高い Meca Dural シリーズのモデルを製造する Mercier (および Aviac と他のライセンシー)、レースに適した La Perle モデルの Pelissier 兄弟、そして 20 世紀半ばの美しい「Barralumin」作品を製造した Nicolas Barra などが含まれました。ここで挙げられる他の名前には、美しい Caminargent 作品とそのエキゾチックな八角形のチューブを製造する Pierre Caminade、そして第二次世界大戦後にオートバイ、ベロモーター、自転車にも多角化した航空機エンジン製造業者としての長い歴史を持つ Gnome et Rhôneも含まれています。

米軍占領下で航空機の製造を禁止されていた三菱重工業は、1946年に戦時中の余剰ジュラルミンから「クロス」自転車を製造した。「クロス」は、三菱G4Mを担当した元航空機設計者の本庄喜朗によって設計された。^[13]

自転車製造におけるジュラルミンの使用は、1970年代から1980年代にかけて衰退しました。それでも、 Vitusは1979年に由緒ある「979」フレームセットを発売しました。これは「Duralinox」モデルで、サイクリストの間で瞬く間に定番となりました。Vitus 979は、薄壁の5083/5086チューブをスリップフィットし、乾熱活性化エポキシを使用して接着した初の量産アルミフレームセットでした。その結果、非常に軽量でありながら非常に耐久性の高いフレームセットが誕生しました。Vitus 979の生産は1992年まで続きました。^[14]

2011年、BBSオートモーティブは世界初のジュラルミン製自動車ホイールRI-Dを製造した。^[15]同社はその後、RZ-Dなど他のジュラルミン製ホイールも製造している。^[16]