耐熱材料設計チーム

耐熱材料設計チームは東京大学新領域創成科学研究科の耐熱材料設計講座 (教授 : 御手洗容子、講師 : 松永哲也) との連携講座です。

研究内容

1. 耐熱材料の設計

耐熱材料は、航空機ジェットエンジンや火力発電所のガスタービンなどに使われています。本研究室では、ジェットエンジン圧縮機に使われているTi合金や、種々の高温機器で使われることが期待される高温形状記憶合金に注目して、鍛造などプロセスを駆使した組織制御とそれに伴う高温力学特性向上を目指しています。さらに、最近注目されているプロセスである3次元積層造形による高性能材料創製、新規構造材料として期待されているハイエントロピー合金の耐熱材料や形状記憶合金への応用に挑戦していきます。具体的な研究テーマは下記の通りです。

(1)    クリープ-疲労特性バランスの取れた航空機ジェットエンジン用耐熱Ti合金の創製

(2)    3次元積層造形を用いた耐熱材料創製

(3)    ハイエントロピー合金の高温変形機構解明

(4)    高温における形状記憶特性発現機構解明と新規高温形状記憶合金の創製



2.変形機構の解明

 航空機エンジンやインプラント材に使われる金属材料において破損、破折が生じると人命や生活に大きな支障をきたすことになります。これらは数ヶ月、年単位で使用されることが想定されるため、長期間の健全性を担保する必要があります。そこで固溶体強化、析出強化等を活用し、金属の力学特性を高め、我々の生活の安全を守ることが重要になります。具体的な研究テーマは以下の通りです。

(1) 金属の高温変形・クリープ、変形機構の解明

(2) 金属材料中の転位運動に対する固溶強化元素の影響解明

(3) 迅速な材料信頼性評価法の開発

 



ニュース

  • 2020. 6月 松永哲也主任研究員が2019年度日本材料学会関東支部若手活動賞を受賞しました。
  • 2020. 03月 増山晴己さんが日本金属学会から若手講演論文賞を受賞しました。Microstructure evolution and creep behavior of near-a Ti alloy produced by thermomechanical processing, Mater. Trans., 60, 11(2019) 2336-2345
  • 2020.3月  御手洗容子TLが日本金属学会から谷川・ハリス賞を受賞しました。
  • 2019.11月 松田洋修さんが形状記憶合金シンポジウム2019で形状記憶合金協会より優秀賞を受賞しました。
  • 2019.03月 増山晴己さんが日本金属学会から優秀ポスター賞を授賞しました。
  • 2019.03月 佐藤広崇さんの論文の図面がMaterial Transactionの表紙になりました。2019年1年間表紙を飾ります。
  • 2019.03月 島上渓さんが芝浦工業大学から有元賞を授賞しました。
  • 2019.03月 佐藤広崇さんが 芝浦工業大学から若竹賞を授賞しました。
  • 2018.03月 島上渓さんが日本金属学会から若手講演論文賞を受賞しました。
    Solid solution hardening and precipitation hardening of a2-Ti3Al in Ti-Al-Nb alloys
    Mater. Trans. 58, 10 (2017) 1404-1410.
  •  2018.03月 佐藤広崇さんが日本金属学会から若手講演論文賞を受賞しました。
    Training effect on microstructure and shape recovery in Ti-Pd-Zr alloys
    Mater. Trans. 58, 10 (2017) 1479-1486
  • 2016.11月 佐藤広崇さんがSMAシンポジウムで優秀ポスター賞を授賞しました。


5. 最近の論文リスト

  1. Y. Yamabe-Mitarai, B. Ohl, K. Bogdanowicz, E. Muszalska, Effect of Ni and Co on phase transformation and shape memory effect on Ti-Pd-Zr alloys, Shape. Memory, and Superelasticisy, https://doi.org/10.1007/s40830-020-00286-y(別ウィンドウで開きます) (2020).
  2. T. Matsunaga, H. Hongo, M. Tabuchi, Y. Yamabe-Mitarai, Creep lifetime reduction in heat affected zone in Boron-added 9Cr Heat resistant steel, ISIJ international 6, 60 (2020) 1342-1348.
  3. S. Hisada, M. Matsuda, Y. Yamabe-Mitarai, Shape change and crystal orientation of B19 martensite in equiatomic TiPd alloy by isobaric test, Metals, 10 (2020) 375-385.
  4. T. Matsunaga, H. Hongo, M. Tabuchi, M. Souissi, R. Sahara, C. Whitt, Z. Wei, M. J. Mills, “Creep lifetime and microstructure evolution in boron-added 9Cr-1Mo heat-resistant steel”, Mater. Sci. Eng. A, 760 (2019) 267-276.
  5. M. Souissi, M. H. F. Sluiter, T. Matsunaga, M. Tabuchi, M. J. Mills, R. Sahara, “Direct observation and modeling of growth-induced stacking fault in chromium-rich g-M23C6 carbides”, Scripta Mater., 178 (2019) 290-294.
  6. W. Tasaki, M. Shimojo, Y. Yamabe-Mitarai, Thermal cyclic properties of Ti-Pd-Pt-Zr high-temperature shape memory alloys, Crystals, 9 (2019), 595-611.
  7. H. Matsuda, H. Sato, M. Shimojo, Y. Yamabe-Mitarai, Improvement of high-temperature shape-memory effect by multi-component alloying for TiPd alloys, Mater. Trans., 60, 11(2019) 2282-2291.
  8. H. Masuyama, K. Shimagami, Y. Toda, T. Matsunaga, T. Ito, M. Shimojo, Y. Yamabe-Mitarai, Microstructure evolution and creep behavior of near-a Ti alloy produced by thermomechanical processing, Mater. Trans., 60, 11(2019) 2336-2345.
  9. K. Shimagami, T. Ito, Y. Toda, A. Yumoto, Y. Yamabe-Mitarai, Effect of Zr and Si addition on high-temperature mechanical properties and microstructure in Ti-10Al-2Nb-based alloys, Mater. Sci, Eng. A, 756 (2019) 46-53.
  10. Y. Yamabe-Mitarai, S. Kuroda, N. Motohashi, H. Matsumoto, G. Miyamoto, E. Chandiran, Y. Yoshida, Y. Itsumi, Effect of forging temperature on microstructure evolution and tensile properties of Ti-17 alloys, Mater. Trans. 60, 9 (2019) 1733-1739 .
  11. M. Niinomi, T. Akahori, M. Nakai, Y. Koizumi, A. Chiba, T. Nakano, T. Kakeshita, Y. Yamabe-Mitarai, S. Kuroda, N. Motohashi, Y. Itsumi, and T. Choda, Quantitative and qualitative relationship between microstructural factors and fatigue lives under load- and strain-controlled conditions of Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Cr-4Mo (Ti-17) fabricated using a 1500-ton forging simulator, Mater. Trans. 60, 9(2019) 1740-1748 .
  12. 伊藤勉、福井貴大、御手洗容子、放電プラズマ焼結によるTi3Al金属間化合物の焼結特性、チタン誌, 66, 3 (2018) 186-192.
  13. S. Hisada, M. Matsuda, K. Takashima, Y. Yamabe-Mitarai, Structural analysis and martensitic transformation in equiatomic HfPd alloy, J. of solid state chemistry, 258, Feb (2018) 712-717.
  14. Y. Yamabe-Mitarai, W. Takebe, M. Shimojo, Phase transformation and shape memory effect of Ti-Pd-Pt-Zr High-temperature shape memory alloys, Shape memory and superelasticity, 3, 4 (2017) 381-391.
  15. H. Matsumoto, D. Naito, K. Miyoshi, K. Yamanaka, A. Chiba, Y. Yamabe-Mitarai, Forging property, processing map, and mesoscale microstructural evolution modeling of a Ti-17 alloy with a lamellar (a and b) starting microstructure, STAM, 18, 1 (2017) 893-904.
  16. H. Sato, H. Young Kim, M. Shimojo, Y. Yamabe-Mitarai, Training effect on microstructure and shape recovery in Ti-Pd-Zr alloys, Mater. Trans. 58, 10 (2017) 1479-1486.若手講演論文賞
  17. K. Shimagami, A. Yumoto, T. Ito, Y. Yamabe-Mitarai, Solid solution hardening and precipitation hardening of a2-Ti3Al in Ti-Al-Nb alloys, Mater. Trans. 58, 10 (2017) 1404-1410.若手講演論文賞
  18. Biesiekierski, D. Ping, Y. Li, J. Lin, D. K. S. Munir, Y. Yamabe-Mitarai, C. Wen, Extraordinary high strength Ti-Zr-Ta alloys through nanoscaled, dual-cubic spinodal reinforcement, Acta B11. A. Biesiekierski, J. Lin, Y. Li, D. Ping, Y. Yamabe-Mitarai, C. Wen, Impact of ruthenium on mechanical properties, biological response and thermal processing of b-type Ti-Nb-Ru alloys, Acta Biomaterialia, 48, 15 Jan (2017) 461-467.
  19. S. Matsunaga, A. Serizawa, Y. Yamabe-Mitarai, Effect of Zr on microstructure and oxidation behavior of a and a +a2 Ti-Al-Nb alloys, Mater. Trans, 57, 11 (2016)1902-1907.
  20. Biesiekierski, J. Lin, Y. Li, D. Ping, Y. Yamabe-Mitarai, C. Wen, Investigations into Ti-(Nb, Ta)-Fe for biomedical applications, Acta Biomaterialia, 32, 1 March (2016) 336-347.
  21. H. Abe, H. Yoshikawa, N. Umezawa, Y. Xu, G. Saravanan, V. Gubbala, T. Tanabe, R. Kodiyath, S. Ueda, N. Sekido, Y. Yamabe-Mitarai, M. shimoda, T. Ohno, F. Matsumoto, T.Komatsu, Correlation between the surface electronic structure and Co oxidation activity of Pt alloys, Phys. Chem. Chem. Phys. 17 (2015) 4879-4887.
  22. J. Murugesan, D. Ping, Y. Yamabe-Mitarai, Enhanced yielding strength of near alpha Ti-Al-Zr-Sn high temperature alloys, Mater. Scei. Eng. A, 625( 2015) 131-139.
  23. P. Zywicki, D. H. Ping, T. Abe, H. Garvacz, Y. Yamabe-Mitarai, K. J. Kurzydlowski,Effect of Pd addition on the microstructure of Ti-30Nb alloys, Met. Mater. Int. 21 [4](2015) 617-622.
  24. Wadood, Y. Yamabe-Mitarai, Silver and Zirconium ? ternary and quaternary TiAu based high temperature shape memory alloys, J. Alloy and Comp., 646 (2015) 1172-1177.
  25. H. Shim, M. Tahara, T, Inamura, K. Goto, Y. Yamabe-Mitarai, H. Hosoda, Effect of Nbaddition on Martensitic transformation behavior of AuTi-15Co based biomedical shapememory alloys, Mater. Trans. JIM, 56 3: (2015) 429-434.
  26. M. Jayaprakash, D. H. Ping, Y. Yamabe-Mitarai, Effect of Zr and Si addition on high temperature mechanical properties of near-α Ti?Al?Zr?Sn based alloys, Mat. Sci. Eng. A, 612 (2014), 456-461.iomaterialia, 53, 15 April (2017) 549-558.
  27. Biesiekierski, D.H. Ping, Y. Yamabe-Mitarai, Cuie Wen. Impact of ruthenium on microstructure and corrosion behavior of b-type Ti?Nb?Ru alloys for biomedical applications, Materials and design, 59 (2014) 303-309.
  28. Y. Yamabe-Mitarai, H. Murakami, Mechanical properties at 2223 K and oxidation behavior of Ir alloys, Intermetallics, 48, (2014) 85-92.Wadood, H. Hosoda, Y. Yamabe-Mitarai, Phase transformation, oxidation and shape memory properties of Ti-50Au-10Zr alloy for high temperature application, J. Alloy and Comp., 595 (2014) 200-205.
  29. S. Q. Wu, D. H. Ping, Y. Yamabe-Mitarai, W. L. Xiao, Y. Yang, Q. M. Hu, G. P. Li, R. Yang, {112}<111> Twinning during Omega to bcc transition, Acta Materialia, 62 (2014) 122-128.
  30. Wadood, Y. Yamabe-MItarai, Recent research developments related to near-equiatomic TiPt alloys for high-temperature (above 800 ?C) applications, Platinum Metals Review,58, 2, (2014) 61-67.
  31. Wadood, Y. Yamabe-Mitarai, TiPt-Co and TiPt-Ru high temperature shape memory alloys, Mater. Sci. Eng. A, 610 (2014) 106-110.
  32. J. Bart, J. Melek, P. Ko, H. Segawa, Y. Yamabe-Mitarai, Crystallization behavior in Se90Te and Se80Te20 thin films, J. Appl. Phys. 115 [12] (2014) 123506-1.
  33. Zebin, H. Murakami, Y. Yamabe-Mitarai, Microstructure and oxidation behavior of Ir-rich Ir-Al binary alloys, Corrosion Sci. 87 (2014) 306-311.
  34. R. Biesiekierski, D. H. Ping, Y. Yamabe-Mitarai, C. Wen, Impact of ruthenium on microstructure and corrosion behavior of b-type Ti-Nb-Ru alloys for biomedical applications, Mater. Des, 59 (2014) 303-309.


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耐熱材料設計チーム
〒305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1
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