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研究概要
SIP革新的構造材料

研究概要

素形材とは“材料”に熱や力を加え、形を与えた部品や部材のことを指します。私たちの身の回りの製品の多くは、この素形材により作られており、まさに“ものづくりの原点”といえるものです。ここで言う材料とは、工業的には金属、セラミックス、プラスチックなどで、それらを素形材にするプロセスには、鋳造、圧延、鍛造、プレス、粉末冶金などがあります。これら素形材プロセスに求められることは、製品の表面や内部に、破損などの原因となるような欠陥が生じないように変形や流動を制御して、部品や部材に複雑な形状を与えるとともに、必要とされる材料特性を発揮するように材料内部のミクロ組織を制御することです。

及川研究室では、素形材プロセスの中でも、 塑性変形（物体に力を加えて変形させる）を伴う圧延、鍛造、押出し、引抜きなどのプロセスを用いながら、鉄鋼材料、ニッケル合金、コバルト合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金などの構造用材料、および磁性材料、形状記憶材料などの機能性材料の高機能化とプロセス開発に挑んでいます。また、変形および熱処理中のミクロ組織や欠陥の変化を、材料科学的に解明することも重要なテーマです。これらは新しい材料やプロセスの開発に不可欠な知見になります。

これまでの素形材プロセスでは、技術者の経験と勘（暗黙知）に頼ることの多い、技能偏重のものづくりが行われてきました。また、材料開発に当たっても試行錯誤をくり返す実験的手法が採用されており、これは新材料の発見や開発に貢献する一方で、多くの時間と費用を要してきた側面があります。

及川研究室では、実験による現象解明だけではなく、原子スケール、メソスケール（ナノ、ミクロ）、バルクスケール（ミリ以上）のさまざまなコンピューターシミュレーションを駆使して、加工プロセス中に材料で生じている現象を深く理解することで、新しい材料およびプロセスの迅速な開発に取り組んでいます。将来的には、材料物性データベースとマルチスケールシミュレーションを利用した計算機支援による材料・プロセス設計手法の確立を目指しています。これによってさらに効率よくスピーディーに、社会的課題に応える材料や国際競争力を持つ材料を探索し、開発していくことができると大いに期待されています。

SIP革新的構造材料

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及川研究室は内閣府総合科学技術・イノベーション会議が主導する国家プロジェクトであるSIP革新的構造材料のB21、B26、D73のグループに参画しています。プロジェクトの概要は下のリンク先で確認できます。

B21、B26のグループではNi基超合金の塑性加工のモデル化、D73ではセラミックスコーティングの熱力学解析を担当してます。2018/12/18現在、下に示すような成果報告などを実施済み、または行う予定です。

学術雑誌に発表した論文

  1. J.J. Ruan, N. Ueshima, K. Oikawa, "Phase transformations and grain growth behaviors in superalloy 718", J. Alloys Compd., 737 (2018) 83-91. DOI:10.1016/j.jallcom.2017.11.327 査読有

国際会議における発表

  1. ○K. Oikawa, J.J. Ruan, D. X. Wen, N. Ueshima,"Dynamic recrystallization behavior of superalloy 718", THERMEC'2018, Paris, French Republic, July 8-13, 2018、口頭発表

  2. ○A. Ota, N. Ueshima, K. Oikawa, S. Imano, "New microstructure controlling of U720-typed superalloys to improve a hot and cold workability by using incoherent gamma prime", 9th International Symposium on Superalloy 718 and Derivatives, Pittsburgh, The United States of America, June 3-6, 2018

  3. ○K. Sakurai, N. Ueshima, K. Oikawa, "Effect of hot forging condition for dynamic recrystallization microstructure in Alloy 720Li", NIMS Week2017, Tsukuba, Japan, Oct. 3, 2017 ポスター発表

  4. ○J. J. Ruan, N. Ueshima, K. Oikawa, "Investigation on the dynamic recrystallization of superalloy 718", NIMS Week2017, Tsukuba, Japan, Oct. 3, 2017 ポスター発表

  5. ◎N. Ueshima, J.J. Ruan, Y. Tatsumi, T. Machida, K. Sakurai, K. Oikawa, "Microstructure after forging and heat treatment in Superalloy 718", International Conference on Materials Engineering 2017 at IIT Kanpur, Kanpur, Republic of India, June. 2-4, 2017 招待講演 photo

  6. ○Nobufumi Ueshima, Shaohua Li, Demei Xu, Katsunari Oikawa, "Effect of Gamma Prime on the Behavior of Dynamic Recrystallization of Nickel Base Superalloy AD730TM", 2016 MRS Fall Meeting, Boston, The United States of America, Nov. 27-Dec. 02, 2016 口頭発表

  7. ○Shaohua Li, Demei Xu, Nobufumi Ueshima, Katsunari Oikawa, Atsuo Ota, Shinya Imano, "Coherent-incoherent-transition of γ-γ' Interface during Dynamic Recrystallization in Ni-based Alloy 730", 2nd International Symposium on Frontiers in Materials Science(ISFMS2015), Tokyo, Japan, Nov/11-21/2015 ポスター発表

国内学会・シンポジウム等における発表

  1. ○上島伸文、及川勝成、長田俊郎、村上秀之、「KWNモデルによるAlloy720Liの冷却中のγ'析出予測」、日本鉄鋼協会第177回春季講演大会、東京電機大学東京千住キャンパス、東京、2019/03/20-22 口頭発表

  2. ○及川勝成、上島伸文、Ruan JingJing、Wen DongXu、「Ni基超合金718と720Liのミクロ組織形成予測」、SIPシンポジウム大型精密鍛造シミュレータを用いた革新的新鍛造プロセス開発と材料・プロセスデータベース構築、物質・材料研究機構、つくば、2018/12/14 ポスター発表

  3. ○森悠輝、上島伸文、及川勝成、太田敦夫、今野晋也、「γ'を非整合化させたTMW合金の熱間鍛造条件における流動応力モデリング」、日本鉄鋼協会第176 回秋季講演大会、東北大学川内キャンパス、仙台、2018/09/19-21 口頭発表

  4. ○上島伸文、櫻井康平、及川勝成、「Alloy720Li合金における熱間鍛造条件と動的再結晶組織の関係」、日本鉄鋼協会第175 回春季講演大会、千葉工業大学新習志野キャンパス、習志野、2018/03/19-21 口頭発表

  5. ○D. X. Wen、上島伸文、及川勝成「Effects of hot processing parameters on metadynamic recrystallization behavior of Superalloy 718」、日本金属学会2018年春期講演大会、千葉工業大学新習志野キャンパス、習志野、2018/03/19-21 口頭発表

  6. ○J. J. Ruan、上島伸文、及川勝成「Precipitation behavior of the grain refining δ-Ni3Nb phase of superalloy 718」、日本金属学会2018年春期講演大会、千葉工業大学新習志野キャンパス、習志野、2018/03/19-21 口頭発表

  7. ○及川勝成、上島伸文、Ruan Jing Jing「Dynamic recrystallization behavior of superalloy 718」、日本鉄鋼協会第174回秋季講演大会、北海道大学札幌キャンパス、札幌、2017/9/6-8 口頭発表

  8. ○櫻井康平、上島伸文、及川勝成「Alloy720Li合金の動的再結晶組織への熱間鍛造条件の影響」、日本鉄鋼協会第174回秋季講演大会、北海道大学札幌キャンパス、札幌、2017/9/6-8 口頭発表

  9. 許徳美、○上島伸文、黎少华、及川勝成、太田敦夫、「Alloy730軟化材の熱間鍛造時の流動応力」、平成29年度塑性加工春季講演会、じゅうろくプラザ・岐阜大学サテライトキャンパス、岐阜、2017/6/8-10 口頭発表

  10. ○上島伸文、町田貴洋、及川勝成、「Alloy720Liの溶体化処理中のγ粒成長とKWNモデルを用いたγ’相析出の予測」、日本金属学会2017年春期(第160回)講演大会、首都大学東京南大沢キャンパス、八王子、2017/3/15-17 口頭発表

  11. ○J.J. Ruan, Y. Tatsumi, N. Ueshima, K. Oikawa、"Microstructure evolution and dynamic recrystallization of Alloy 718"、日本金属学会2017年春期(第160回)講演大会、首都大学東京南大沢キャンパス、八王子、2017/3/15-17 口頭発表

  12. ○上島伸文、許徳美、黎少华、及川勝成、「Coarsening kinetics of gamma prime and its effect on the deformation behavior of a nickel based superalloy」、日本金属学会2016年秋季(第159回)講演大会、大阪大学、豊中、2016/09/21-23 口頭発表

  13. ○巽悠輔、阮晶晶、上島伸文、及川勝成、「Ni基超合金Alloy718のγ相ならびにδ相の成長挙動」、日本金属学会2016年秋季(第159回)講演大会、大阪大学、豊中、2016/09/21-23 口頭発表

  14. ○町田貴洋、上島伸文、及川勝成、「溶体化・時効処理によるNi基超合金Alloy720Liのγ相とγ'相の成長挙動」、日本金属学会2016年秋季(第159回)講演大会、大阪大学、豊中、2016/09/21-23 口頭発表

  15. ○Shaohua Li、上島伸文、及川勝成、"Coherent to Incoherent Transition of γ-γ' interface γ' at γ Grain Boundaries during Dynamic Recrystallization in Ni-based Superalloy AD730TM"、日本金属学会2015年秋期(第157回)講演大会、九州大学、福岡、2015/09/16-18 口頭発表

  16. ○巽悠輔、鈴木慧、上島伸文、及川勝成、「Alloy720の熱間鍛造における再結晶に対するγ’相の影響」、日本金属学会2015年秋期(第157回)講演大会、九州大学、福岡、2015/09/16-18 口頭発表