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論文

ステンレス鋼-B$$_{4}$$C溶融混合物の系統的な粘度測定を目指したニッケルおよびステンレス鋼の粘度測定

小久保 宏紀*; 西 剛史*; 太田 弘道*; 山野 秀将

日本金属学会誌, 82(10), p.400 - 402, 2018/09

 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

ナトリウム冷却高速炉のシビアアクシデント評価手法の改良のため、ステンレス鋼と炭化ホウ素(SUS316L+B$$_{4}$$C合金)で構成される溶融混合物の粘度を取得することは重要である。本研究では、最初の段階として粘度計測装置の性能確認のため、溶融ニッケル(Ni)とステンレス鋼(SUS316L)の粘度を、るつぼ回転振動法により計測することにした。溶融NiとSUS316Lの粘度は1823Kまでを測定した。測定値のバラつきから、溶融NiとSUS316Lの測定誤差はそれぞれ$$pm$$4%と$$pm$$3%であった。また、溶融NiとSUS316Lの測定値は同様の組成をもつ文献値に近いことが分かった。さらに、SUS316L-B$$_{4}$$C合金の粘度も暫定的に計測できた。本研究によりNiとSUS316Lの粘度のフィッテイング式を得た。

論文

溶媒抽出法による白金族金属分離に関する最近の研究

成田 弘一*; 鈴木 智也*; 元川 竜平

日本金属学会誌, 81(4), p.157 - 167, 2017/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:60.17(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

Most of the refineries for platinum group metals (PGMs) in Japan have adopted solvent extraction methods for mutual separation of PGMs. Few effective extractants for industrial use have been found although some industrial processes were established in 1970s. Recently, some compounds have been reported as candidates for practical PGM extractants in addition to new concepts for PGM extraction mechanisms. In this review article, we present well-known PGM recovery processes based on solvent extraction, industrial extractants and their properties, and conventional extraction mechanism for PGMs. Additionally, we discuss recent interesting extraction systems (amide-type compounds and ionic liquid) and then introduce new extraction concepts based on the specific interactions at the outer-sphere of a metal complex in the organic phase.

論文

時分割X線回折によるLaNi$$_{4.75}$$Sn$$_{0.25}$$の水素吸蔵過程における過渡的構造変化の観測

町田 晃彦; 樋口 健介*; 片山 芳則; 榊 浩司*; Kim, H.*; 中村 優美子*

日本金属学会誌, 79(3), p.124 - 130, 2015/03

 被引用回数:3 パーセンタイル:65.39(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

LaNi$$_{4.75}$$Sn$$_{0.25}$$の水素吸蔵過程における構造変化を放射光を利用した時分割X線回折により調べた。室温での測定で、水素ガス圧力の非平衡状態においてLaNi$$_{4.75}$$Sn$$_{0.25}$$の固溶体相と水素化物相の間に過渡的な中間相が存在することを明らかにした。LaNi$$_{4.75}$$Sn$$_{0.25}$$はこれらの三相共存の状態を経由して水素化物へと転移する。中間相の水素濃度を格子体積から見積もったところ、導入水素圧力に依存しないことがわかった。格子定数の変化から、中間相における水素占有サイトはLa$$_{2}$$Ni$$_{2}$$(Ni,Sn)$$_{2}$$八面体とLa$$_{2}$$(Ni,Sn)$$_{2}$$四面体であることが推測される。

論文

B2型Ti$$_{1+y}$$(Fe$$_{1-x}$$Mn$$_x$$)$$_{1-y}$$ ($$0.2 leq x leq 0.5$$, $$0 leq y leq 0.08$$)合金の水素吸蔵特性の合金組成依存性

榊 浩司*; Kim, H.*; 町田 晃彦; 綿貫 徹; 中村 優美子*

日本金属学会誌, 79(3), p.112 - 117, 2015/03

 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

B2型Ti$$_{1+y}$$(Fe$$_{1-x}$$Mn$$_x$$)$$_{1-y}$$ ($$0.2 leq x leq 0.5$$, $$0 leq y leq 0.08$$)合金の水素吸蔵特性の合金組成依存性を調べた。B2型Ti$$_{1+y}$$(Fe$$_{1-x}$$Mn$$_x$$)$$_{1-y}$$ではMn及びTiの添加量にかかわらず、水素吸蔵量の減少は見られず、2段階で水素を吸蔵することが分かった。添加量を増加し、水素化温度を高くしても、2段目のプラトーは平坦性を維持したが、1段目のプラトーはある温度以上になると傾斜が顕著になり、ヒステリシスが消滅した。このことはTi$$_{1+y}$$(Fe$$_{1-x}$$Mn$$_x$$)$$_{1-y}$$には1段目の相変態に関して臨界温度が存在し、その臨界温度はMnおよびTiの添加量とともに低温化することが明らかとなった。

論文

焼き入れ速度がV$$_{0.79}$$Ti$$_{0.2}$$Zr$$_{0.01}$$の水素吸蔵特性に与える影響

Kim, H.*; 榊 浩司*; 浅野 耕太*; 池田 一貴*; 大友 季哉*; 町田 晃彦; 綿貫 徹; 中村 優美子*

日本金属学会誌, 79(3), p.131 - 136, 2015/03

 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

V$$_{0.79}$$Ti$$_{0.2}$$Zr$$_{0.01}$$の高温からの焼き入れ速度が水素吸蔵特性に及ぼす影響について調べた。焼き入れ速度の速いV$$_{0.79}$$Ti$$_{0.2}$$Zr$$_{0.01}$$-FQは、焼き入れ速度の遅いV$$_{0.79}$$Ti$$_{0.2}$$Zr$$_{0.01}$$-SQに比べて高い水素吸蔵圧力を示した。さらにV$$_{0.79}$$Ti$$_{0.2}$$Zr$$_{0.01}$$-SQは比較的平坦なプラトーを示したが、V$$_{0.79}$$Ti$$_{0.2}$$Zr$$_{0.01}$$-FQのプラトーは傾斜していた。V$$_{0.79}$$Ti$$_{0.2}$$Zr$$_{0.01}$$-FQの水素吸蔵圧力は15サイクルの間に徐々に減少したが、V$$_{0.79}$$Ti$$_{0.2}$$Zr$$_{0.01}$$-SQでは1サイクル目で若干低い吸蔵圧を示しただけで、15サイクルの間でほとんど変化しなかった。V$$_{0.79}$$Ti$$_{0.2}$$Zr$$_{0.01}$$D$$_2$$-FQ及びV$$_{0.79}$$Ti$$_{0.2}$$Zr$$_{0.01}$$D$$_2$$-SQの平均構造には差が見られなかったが、二体分布関数では55${AA}$以上の領域で局所構造に差が見られた。

論文

BNCT用リチウムターゲットにおけるH$$_{2}$$O添加による低温・低圧窒化リチウム合成

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

日本金属学会誌, 78(8), p.317 - 321, 2014/08

 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

BNCT用Liターゲットの運転中の蒸発損耗を防ぐためN$$_{2}$$/H$$_{2}$$O添加環境下でのLiターゲット表面における窒化合成実験を超高真空容器内で行うとともに、H$$_{2}$$Oを添加した窒素ガス中でのリチウム窒化直接合成において観察された表面汚染の主要原因を探るべくXPSによる計測も実施し、その結果下記結論が得られた。(1)1$$times$$10$$^{-8}$$Paの超高真空容器内室温状態において101.3PaN$$_{2}$$ガス添加によりLi表面に窒化反応が生じる。(2)13.3-80Pa/1.33-4.7Pa N$$_{2}$$/H$$_{2}$$O混合ガス中で合成された窒化リチウム化合物表面で顕著なO及びCによる汚染が観察された。(3)0.013-0.027Pa/0-0.005Pa N$$_{2}$$/H$$_{2}$$O混合ガスの場合、窒化反応ならびにO及びCによる汚染は観察されなかった。(4)O及びCによる表面汚染は1.33Pa以上の過剰なH$$_{2}$$O添加により助長される。(5)XPS計測の結果、Li-N化合物表面にLi$$_{2}$$CO$$_{3}$$の生成することが示された。以上の結果、リチウムは窒素ガス中のH$$_{2}$$Oの存在に敏感に反応するものの、H$$_{2}$$Oの存在が室温においてLiとN$$_{2}$$ガスとの反応を促進する助剤として機能することに関する実験事実は得られなかった。

論文

ホウ素中性子捕獲療法のためのリチウムターゲット表面に合成したLi$$_{3}$$Nの表面化学状態

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

日本金属学会誌, 78(8), p.322 - 325, 2014/08

 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

ホウ素中性子捕獲治療法のためのリチウムターゲット表面に合成した蒸発防止用Li$$_{3}$$N表面層のO及びCの表面汚染を低減するための1123Kまでの超真空加熱試験を実施した結果、主要な汚染要素であるH$$_{2}$$O, Li化合物であるLiOH及びLi$$_{2}$$CO$$_{3}$$は1123Kまでの真空加熱による分解除去できることがわかった。

論文

BNCTリチウムターゲット表面へのN$$_{2}$$ガスによるLi$$_{3}$$N膜の直接合成

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

日本金属学会誌, 78(4), p.137 - 141, 2014/04

 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

BNCT用リチウムターゲット表面の直接窒化を0.1MPaの窒素ガス雰囲気で実施した。さらにLi$$_{3}$$N膜膜合成後の汚染除去を目的としたリチウムターゲットのAr$$^{+}$$スパッタリングを行うとともに、これら成膜特性をXPSにより評価した。その結果下記結論が得られた。目的としたリチウムターゲットのAr$$^{+}$$スパッタリングを行うとともに、これら成膜特性をXPSにより評価した。その結果下記結論が得られた。(1)窒素ガス雰囲気でのリチウム表面に均一な窒化リチウム化合物が直接合成された。(2)窒化中のリチウム表面に顕著な色調変化が観察された。(3)窒化処理によりリチウム表面に生成された窒化リチウム物は化学的量論組成に近いLi$$_{3}$$Nであり、その表面はO及びCにより汚染されやすい。

論文

硬球押し込みによる多軸残留応力場の応力腐食割れ試験法への適用性評価

井岡 郁夫; 木内 清*; 滝沢 真之*; 伊藤 剛士*

日本金属学会誌, 78(1), p.16 - 22, 2014/01

 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

工業プラント等の構造材や溶接継手での応力腐食割れの迅速定量的評価には、多軸応力場の再現が不可欠である。WC製硬球の押し込みにより多軸残留応力場を形成した試験片を用いて応力腐食割れ試験を実施し、その適用性を評価した。SUS304平板試験片にブリネル型硬球を押し込み、それにより生じる圧痕周りの残留応力、変位をX線回折法、変位計により測定した。有限要素法による数値解析を行い、解析結果と測定値を比較し、両者が比較的よく一致することを確認した。数値解析により、残留応力が最適となるように押し込み硬球径、試験片ホルダー台座穴径、試験片板厚、及び押し込み深さを選定した。選定した押し込条件で作製した試験片を用いて塩化物応力腐食割れ試験を行った。圧痕周辺に発生した割れと残留応力分布を比較し、多軸残留応力場の応力腐食割れ評価法への有用性を示した。

論文

超微細粒金属の機械特性に対する粒内転位生成と粒界におけるすべり伝播の影響

都留 智仁; 青柳 吉輝*; 加治 芳行; 下川 智嗣*

日本金属学会誌, 78(1), p.45 - 51, 2014/01

 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

超微細粒金属の粒内および粒界における塑性変形と力学特性の関係を明らかにするため、転位源としてのFrank-Read源を含んだアルミニウム薄板多結晶モデルを用いた大規模原子シミュレーションを行った。粒界の流動応力に与える影響を明確にするため、原子モデルとして結晶学的にすべり伝播が容易な粒界と困難な粒界を生じるような二つの異なる多結晶モデルを検討した。粗大粒材料と同様に、いずれのモデルにおいても、最初の塑性変形は粒内に存在する転位源の運動によって開始する一方、初期の降伏以降の塑性変形は粒界における転位の通過によるすべり伝播の抵抗に大きく影響されることが示された。粒内の転位源の運動とすべり伝播に必要な臨界応力の間の大小関係が材料強度に与える影響について検討し、超微細粒金属の強度の結晶粒径と転位源長さに関連した局所的な欠陥構造に依存性を定量的に示した。本論文は、"Materials Transactions, 54(9), p.1580-1586 (2013)"の邦文誌として掲載されたものである。

論文

TiCl$$_{3}$$添加によるマグネシウムボロハイドライドMg(BH$$_{4}$$)$$_{2}$$の水素放出反応の低温化効果

Li, H.-W.*; 松村 大樹; 西畑 保雄; 秋葉 悦男*; 折茂 慎一*

日本金属学会誌, 77(12), p.627 - 630, 2013/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:67.03(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

マグネシウムボロハイドライドは、高い水素重量密度を持つ有力な水素貯蔵材料候補であるが、脱水素化温度が600K程度と高いことが実用化を妨げている。本研究においては、マグネシウムボロハイドライドに塩化チタンを添加することによって、脱水素化開始温度が360Kまで低下することを見出した。X線回折を用いた構造解析及び熱力学的解析の結果、塩化チタンはマグネシウムボロハイドライドと混合した段階においてすでに分解しており、チタン原子はマグネシウム原子との複合ボロハイドライドを形成していることが示唆された。この結果は、すでに報告されているX線吸収分光による結果と一致しており、この複合ボロハイドライド形成が脱水素化温度低下を促していることが示された。

論文

${it In-situ}$リチウム蒸着/イオン注入法により合成されたボロン中性子捕捉治療用中性子発生ターゲットの熱的安定性

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

日本金属学会誌, 77(11), p.509 - 513, 2013/11

 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

${it In-situ}$真空蒸着/イオン注入法により合成したBNCT治療用中性子発生源リチウムターゲットの熱的安定性をレーザー加熱実験により検証した結果、下記結論を得た。(1)N$$^{2+}$$イオン注入により表面窒化したターゲットのリチウム蒸発温度が120K程度上昇し、ターゲット自体の熱的耐久性が向上した。(2)また、${it in-situ}$真空蒸着/イオン注入法による損傷したターゲットの再補修が可能である。

論文

中性子小角散乱法で見るネオジム系焼結磁石の平均内部構造

武田 全康; 鈴木 淳市*; 秋屋 貴博*; 加藤 宏朗*

日本金属学会誌, 76(3), p.165 - 176, 2012/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:19.85(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

Small-angle neutron scattering (SANS) method is applied for the investigation of average internal structures of Neodymium-Iron-Boron (Nd-Fe-B) sintered magnets. The information obtained using SANS is average structure of the magnet and sometimes complementary to the microstructural information using the scanning electron microscopy. The SANS patterns were sensitive to internal structural changes introduced by the sintering process and the formation of magnetic domains, and we found a correlation between the SANS intensity and the coercivity. These observations indicate that SANS is a promising tool to investigate the origin of the coercivity of Nd-Fe-B sintered magnets. This article is a brief introduction to SANS and gives several examples of its application to investigation of Nd-Fe-B sintered magnets in the viewpoint of the correlation between the average structure and the coercivity.

論文

超高圧力下でのA6061合金の水素化反応

齋藤 寛之; 町田 晃彦; 片山 芳則; 青木 勝敏; 秋葉 悦男*

日本金属学会誌, 76(2), p.139 - 143, 2012/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:83.8(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

Hydrogenation pressure-temperature conditions of A6061 alloys were investigated at ultra-high pressures. Hydrogenation of these alloys at 550$$^{circ}$$C and above 6 GPa formed AlH$$_{3}$$. This pressure was two orders of magnitude higher than the pressure where these alloys were used as hydrogen storage vessels for fuel cell vehicles. Thus, it was concluded that A6061 alloys were not hydrogenated at the pressure-temperature conditions where hydrogen storage vessels were used.

論文

照射された低放射化フェライト鋼の引張強度特性-硬さの相関

安堂 正己; 若井 栄一; 谷川 博康; 川崎 泰

日本金属学会誌, 72(10), p.785 - 788, 2008/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:83.77(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

低放射化フェライト鋼F82H鋼は、核融合炉第一壁・ブランケット構造材料の第一候補材として開発が進められており、そのうち照射特性評価については、現在米国HFIR炉を用いた日米協力照射実験にて、重照射データの取得が行われているところである。取得されたデータの信頼性を高めるため、硬さ試験による破壊試験片ごとの照射挙動の確認や、イオン照射実験から得られる硬化挙動・ミクロ組織変化評価からの補間が必要となる。本報告では、これまでにF82H鋼を中心として実施したイオン照射材からの照射硬化挙動,HFIRやJMTR炉による引張試験・ビッカース硬さ試験の結果から、これらの相関関係について明らかにすることを目的とする。微小硬さ(H)-ビッカース硬さ(Hv)の対応については、熱処理条件を変化させたF82H鋼により相関関係が得られており、この結果より異なる照射場での硬さ変化の比較がある程度可能となった。また、引張特性については中性子照射材の結果より、引張強さ(UTS)はUTS=(3$$pm$$0.2)$$times$$Hvとして得られることが確認された。これらの結果より強度変化に対する照射量依存性,熱処理効果,ヘリウム効果等について評価した結果について報告する。

論文

粒界凝集エネルギーの第一原理計算; bcc Fe$$Sigma$$3(111)粒界における溶質元素の偏析と脆化及び強化効果

山口 正剛

日本金属学会誌, 72(9), p.657 - 666, 2008/09

 被引用回数:14 パーセンタイル:31.95(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

溶質元素の偏析による金属の粒界脆化のミクロなメカニズムは長年の間よくわかっていなかった。われわれは第一原理計算により、bcc鉄$$Sigma$$3(111)対称傾角粒界における粒界凝集エネルギーがイオウやリンによって低下すること、逆にホウ素や炭素によって上昇することを示した。その変化の大きさは、高純度鉄において測定された延性脆性遷移温度の変化と非常によく相関した。すなわち、粒界凝集エネルギーが粒界脆化のカギを握っていることが明らかになった。

論文

CrN被覆した原子炉用鋼材の液体鉛ビスマス中における腐食

倉田 有司; 二川 正敏

日本金属学会誌, 72(6), p.470 - 476, 2008/06

 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

原子力システムで使用される液体鉛ビスマス環境へのCrN被覆の適用性を検討するため、CrN被覆した原子炉用鋼材を450$$^{circ}$$C及び550$$^{circ}$$Cで3000h腐食試験した。F82H及び316SSに被覆したCrNは450$$^{circ}$$Cでは、鉛ビスマスと良好な両立性を示した。550$$^{circ}$$Cの液体鉛ビスマス中では、CrN被覆層は割れや剥離といった損傷を受け、保護層としての有効性を示さなかった。316SS中のNi及びCrは損傷を受けた被覆層を通って鉛ビスマス中に溶出した。CrN被覆した鋼材のArガス中550$$^{circ}$$Cでの加熱では、被覆層の割れ及び剥離は観察されなかった。これらの点から、CrNと鋼の熱膨張係数の違いによって発生する応力が、550$$^{circ}$$Cでの鉛ビスマスによる腐食を通してCrN層の割れ及び剥離をもたらしたと考えられる。

論文

低放射化フェライト鋼における介在物と衝撃特性に及ぼすエレクトロスラグ再溶解の影響

澤畠 篤司; 谷川 博康; 榎本 正人*

日本金属学会誌, 72(3), p.176 - 180, 2008/03

 被引用回数:10 パーセンタイル:42.95(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

核融合炉構造材料の第一候補材である低放射化フェライト鋼F82Hにおいては、鋼中にTa系酸化物,アルミナ、及びTa酸化物とアルミナの複合酸化物が形成されており、これらが衝撃特性に悪影響を及ぼしていることがわかりつつある。F82Hにとって不純物元素であるTiを低減し高純度化することで複合酸化物は減少させることが可能だが、Ta酸化物単体やアルミナといった介在物を完全に取り除くことは現行の溶解法(VIM)のみでは困難である。そこで、本研究では脱硫や非金属介在物の除去のため用いられている二次精錬方法のエレクトロスラグ再溶解(Electroslag Remelting: ESR)を施した鋼を溶製し、F82HにとってのESRの有効性と、酸化物が衝撃特性などの機械的特性に及ぼす影響を調査した。

論文

多重イオン同時照射による低放射化フェライト鋼の照射硬化促進

安堂 正己; 若井 栄一; 大久保 成彰; 荻原 寛之; 沢井 友次; 大貫 惣明*

日本金属学会誌, 71(12), p.1107 - 1111, 2007/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:84.18(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

低放射化フェライト鋼の高照射量でのヘリウム効果を評価するため、現在HFIR炉による中性子照射実験を進めている。低放射化フェライト鋼においては、ヘリウム効果の評価はニッケル・ボロン等の添加元素による方法が主となるが、添加元素の効果の影響のため、その評価は容易ではない。そこで、本研究では低放射化フェライト鋼F82H鋼の照射硬化に対するヘリウムの影響について、同時イオン照射実験により調べた。照射実験は、原子力機構高崎量子応用研究所のTIARA施設にて、540, 630Kにて40dpaまでの範囲で照射を行ったのち、微小硬さ測定を行った。その結果、F82H鋼の照射硬化が著しい630Kにてヘリウム同時照射を実施した場合、ヘリウム総注入量300appm程度では、損傷のみによる硬化量と同じであったが、総注入量3000appmでは、20%程度の硬化の促進が生じることがわかった。この結果から、ヘリウムは照射硬化が著しい条件においては、硬化への影響が小さいことがわかった。

論文

HFIR照射された低放射化フェライト鋼の照射下クリープ挙動

安堂 正己; 谷川 博康; 芝 清之; 實川 資朗; 幸野 豊*; 香山 晃*; Li, M.*; Stoller, R. E.*

日本金属学会誌, 71(7), p.559 - 562, 2007/07

 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

本研究では、各種低放射化フェライト鋼の小型圧力管試験片を用い、5dpa, 300/500$$^{circ}$$CまでHFIRで照射された圧力管の径変化を測定することにより、照射下クリープデータの解析を行った。300$$^{circ}$$C, 5dpaにおいては、周応力と歪量の関係は各鋼類似の傾向となった。周応力300MPa以下までは、照射クリープ歪はほぼ一定の割合で増加した。また、より高い応力条件(400MPa)では、急激な歪量の増加が見られた。最も歪量が大きかったのは周応力400MPaのJLF-1鋼であり、0.24%となった。この原因のひとつとして、JLF-1鋼の照射前の強度が低かったことが考えられる。またボロン,マンガン添加材については、今回の条件では無添加鋼と比べて、特に顕著な相違は見られなかった。500$$^{circ}$$C, 5dpa照射材においては、高応力側の試験片は破損していたが、おおむね150MPa以下では周応力と歪の関係は直線関係にあることがわかった。

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