新設「若手研究グループ」発足のご案内

若手および調査・研究事業を活性化することを狙いとして,本年3 月から新たに若手主体の研究グループが発足いたします.

■ 01.「鉄鋼メタラジー研究グループ」

活動期間 2018年3 月1 日~2020年2 月28日の2 年間

約30年前,全国の大学で40以上を数えた金属系学科は減少の一途をたどり,とくに“冶金学(メタラジー)”を冠する学科名は全国から消えてしまった. しかし,国際競争力が激化する現代,金属産業界からは,大学や研究機関に対して,基礎研究の推進と同時に冶金学を習得した優秀な人材の育成・輩出を期待する声がより一層強くなっている. このような背景から,今後,我が国において金属研究の学術的かつ工業的な発展を持続させるためには,大学・研究所・企業で活躍する中堅研究者が結集し,冶金学に関する深い議論の中で各々の研究・開発力を深化させるとともに,互いに連携して金属研究を牽引する中核集団を育成することが必須となる. そこで,特に産業界からニーズの強い鉄鋼材料を研究対象とした「鉄鋼メタラジー」研究グループの設置を申請する.

対象とするテーマは鉄鋼材料を中心とした構造用金属材料の「組織と特性」とするが,必ずしも鉄鋼を専門としない研究者も構成員に交え,理論,実験,計算の各専門分野から現在取り組んでいる研究や挑戦したい今後の課題などを忌憚なく討論する場を設ける. また,予算を活用して海外で活躍する同世代の研究者を招聘し,本申請グループをハブとした国際的な学術ネットワークを構築する. あくまでも,本研究グループでは,各分野を代表する新進気鋭の研究者が学術的好奇心を持って,冶金学に関する真理を探究することを主眼とする. そのため,投稿論文数の急増や小規模な共同研究など,短期的な成果は小さいと予想されるが,本申請グループが中心となって科学研究費補助金・新学術領域研究などが新たに開拓されることが将来期待される. 一方で,博士課程の学生やポスドクなど次世代の人材育成,人材交流のためのプラットフォームを構築することも若手・中堅研究者の責務であると捉え,その一端を担うことも目標とする.

代表者 中田伸生(東京工業大学)
TEL 045-924-5622
E-mail: nakada.n.aa[at]m.titech.ac.jp
※[at]は@に変換して下さい。

■ 02.「Additive Manufacturing(付加製造)による超高耐食性金属材料の開発研究グループ」

活動期間 2018年3 月1 日~2020年2 月28日の2 年間

金属3D プリンティングの名称により近年急速に認知度が高まっ てきた新規プロセスの一つである, 付加製造(AM: Additive Manufacturing)について,その重要性にもかかわらず,知見が不足している耐食性に焦点を当て研究を行う. 医療用の金属材料を中心に,合金組成および介在物の大きさや分布など,金属組織により耐食性に影響を及ぼす因子に着目し,AM による特有の金属組織形成を活用することで,従来のプロセスで製造した材料と比較して優れた耐食性を発揮する新規材料の開発を目的とする.

優れた耐食性を示す金属材料の需要は医療分野や航空宇宙分野をはじめ,多くの産業分野において日増しに高まっている. 比較的高い耐食性を示す不働態化型の金属材料は,製造プロセスにおいて導入される介在物などの欠陥因子の存在によりその耐食性は損なわれ,これが実用上の課題となっていることが知られている. 従来のプロセスにおいても,このような欠陥因子の導入を抑制する種々の対策が施されており,各種材料において,耐食性を可能な限り発揮できるよう調整がなされているが,現在においても,腐食を原因とする製品や構造材の劣化や損傷の問題は完全に解決するには至っておらず,貴金属合金,ニッケル基合金やチタン合金など,より高価な材料で代用するケースも頻繁にみられる.

AM プロセスでは粉末の原材料を高エネルギーのレーザーや電子ビームの照射により局所的に瞬間的な溶融・凝固を行うため,照射エネルギー密度や走査速度,積層厚さ,ピッチなど,さまざまな造形条件を調整することで,材料の耐食性を損なう欠陥因子の導入の抑制した,AM ならではの金属組織が得られることが期待され,これは飛躍的な耐食性の向上につながる. 本研究では,医療用金属材料を中心に,さまざまな条件により作製したAM 材の耐食性を評価し,その金属組織との相関を明らかにすることで,形状や機械的性質だけでなく,耐食性にも優れた新規材料の開発を目的とする.

申請者らのグループは,AM による試料作製,耐食性評価,表面分析,結晶構造解析および生物学的な評価をはじめとした,本研究の推進に必要なバックグラウンドを備えた,多機関にわたる若手研究者らのメンバーで構成されている.互いの専門知識や技能を共有することで,本研究課題の達成は十分に可能であると思われる.

本研究の達成により得られる成果として,医療用はもとより,一般産業用として実用されている部品やデバイスの低コスト化・高信頼性化・高安全性化につながることが期待される. さらに,AM特有の金属組織と耐食性との相関から論じられる,腐食工学における新たな学理の提案にもつながり,学術的にも価値のある成果ともなり得る. 本研究は,新たな合金元素の添加による成分の複雑化や希少金の使用に頼ることなく,既存の金属材料の耐食性のポテンシャルを,プロセスの工夫により最大限に引き出すことにあるため,環境材料の概念にも合致していることも,特筆すべき点である.

代表者 堤祐介(東京医科歯科大学生体材料工学研究所)
TEL 03-5280-8009
E-mail: tsutsumi.met[at]tmd.ac.jp
※[at]は@に変換して下さい。

■ 03.「多様な先端観察・測定法を用いた組織の定量と力学特性解析への適用」

活動期間 2018年3 月1 日~2020年2 月28日

現在,各種先端観察・測定法が開発され,それぞれの分野でさらなる高度化とその適用範囲の拡大が進められている. 具体例として,超高圧走査透過電子顕微鏡法(首藤),ピークブロードニング解析(赤間・宮澤),局所応力集中測定(宮澤),高速集合組織観察(小貫),デジタル画像相関法(古賀),精密電気抵抗率測定や高精度熱分析(宮嶋),マイクロピラー試験(高田)等が挙げられる. これらの手法を,実用合金の設計(高田),耐熱合金開発(山崎・赤間),疲労(首藤),クリープ(山崎),巨大ひずみ加工(紙川)といった,幅広い構造用金属材料の研究に適用することで,組織を定量的に扱う事が可能となる. これらの結果は結晶塑性モデルの構築(奥山)にも寄与し,力学特性の理解が深まる. しかしながら,現状では複数の先端観察・測定法・計算を相補的に用いることは極めて少なく,シナジー効果の創出は喫緊の課題と言える.

目的と意義:

本研究グループの構成員は,多様な先端観察・測定手法に加えて種々の加工プロセスを専門とする. その為,鉄・非鉄を問わず,幅広い金属材料に種々の加工プロセスを適用して作製した組織に対して,各種先端観察・測定法を相補的に用いるための検討を行うことが可能である. つまり,これらのメンバーが一堂に会すること自体に意義がある.本研究会では従来の枠組みではなし得なかったシナジー効果の創出を目指し,さらに構造用金属材料の力学特性や組織評価における課題を学び,先端観察・測定法の適用によって課題解決への議論を行う場を提供することが目的である.

得られる成果・目標等:

本研究グループによって得ることのできる成果・目標は,各種最先端観察・測定法を相補的に適用する為の基礎指針を確立することである. また,これと併せて30代の研究者を幅広く集めたため,実際の測定に最も精通している若手研究者同士の共同研究の活発化,および,将来,競争的資金に応募する際の研究グループ形成の基礎となる事が強く期待される.

代表者 宮嶋陽司(東京工業大学物質理工学院材料系)
E-mail: miyajima.y.ab[at]m.titech.ac.jp
※[at]は@に変換して下さい。

■ 04.「量子ビーム散乱測定による金属組織形成過程のマルチスケール解析研究グループ」

活動期間 2018年3 月1 日~2020年2 月28日

現在,社会の要求に応えるべく様々な新しい金属材料は生み出され,それらの組織制御技術もますます高度化している. これらの新材料で観測される新たな金属組織の形成メカニズムを詳細に明らかにするためには,金属組織をあらゆる視点から観測することが不可欠である. この要求に対して,量子ビームを用いた新しい散乱測定技術は,その場測定や金属組織の定量化等,既存の観察技術と相互補完することで,様々な場面で威力を発揮すると考えられる.

一方,大型中性子施設MLF/J-PARC の稼働によって,大型放射光施設SPring-8 と合わせて国内に最先端の量子ビーム施設を利用できる環境が整った. しかしながら,金属研究においては,イメージング関連の手法が活発に利用されているものの,散乱を中心とした量子ビーム測定技術の普及は進んでいない. 散乱測定は,オングストロームからマイクロメートルにわたる広いスケールの金属組織に対する体積平均的な評価や,複雑な金属組織の定量化等を得意とし,これまで用いられてきた電子顕微鏡等とは異なる視点の情報が得られるという特徴を持つ.

このような金属材料に対して,量子ビーム散乱測定技術の利用を 推進するためには,材料研究者と量子ビーム技術を持つ分析側の研究者がグループを形成し,共創的に活動する必要がある. そこで,材料研究者と分析研究者が一丸となり,最先端の量子ビーム測定技術を用いて金属組織の形成の学理を追求する場を設けることを目的として,本研究グループを申請する. 本研究グループでは,材料研究者と分析研究者による新たな共同研究や,金属組織評価における新しい量子ビーム散乱測定技術の有効性を示す成果を創出することを目標とする. また,金属材料分野の若手研究者の人材育成や量子ビームの利用をさらに拡大するべく,研究会への発展を目指す.

代表者 諸岡聡(日本原子力研究開発機構物質科学研究センター)
E-mail: morooka[at]post.j-parc.jp
※[at]は@に変換して下さい。