2025/05/05 更新

写真a

タカタ ナオキ
髙田 尚記
TAKATA Naoki
所属
大学院工学研究科 材料デザイン工学専攻 ナノ構造設計 教授
大学院担当
大学院工学研究科
学部担当
工学部 マテリアル工学科
職名
教授
連絡先
メールアドレス

学位 1

  1. 博士(工学) ( 2006年3月   九州大学 ) 

研究キーワード 5

  1. 電子顕微鏡

  2. 金属積層造形

  3. 組織制御

  4. 金属間化合物

  5. 材料組織学

研究分野 5

  1. ナノテク・材料 / 金属材料物性  / 機械的性質、塑性変形、高温強度

  2. ナノテク・材料 / 金属生産、資源生産  / 金属積層造形、レーザ粉末床溶融結合

  3. ナノテク・材料 / 材料加工、組織制御  / 平衡状態図、熱処理、塑性加工

  4. ナノテク・材料 / ナノ材料科学  / 透過電子顕微鏡、ナノ・マイクロ機械試験

  5. ナノテク・材料 / 構造材料、機能材料  / アルミニウム合金、鉄鋼材料、表面処理鋼板

現在の研究課題とSDGs 4

  1. 表面処理鋼板における高機能めっき皮膜の構造制御

  2. ナノ・マイクロ金属の強度・変形機構とそれに及ぼす材料強化因子の役割

  3. アップグレードリサイクルを実現する不純物元素の有効利用

  4. 金属3Dプリンタ技術を活かした材料組織制御と高機能化

経歴 7

  1. 名古屋大学   大学院工学研究科 物質プロセス工学専攻   准教授

    2017年4月 - 2024年12月

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    国名:日本国

  2. 名古屋大学   大学院工学研究科 マテリアル理工学専攻   准教授

    2015年9月 - 2017年3月

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    国名:日本国

  3. University of Wisconsin-Madison   School of Engineering

    2013年3月

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    国名:アメリカ合衆国

  4. Brown University   School of Engineering   Visiting faculty

    2011年9月 - 2011年12月

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    国名:アメリカ合衆国

  5. 東京工業大学   大学院理工学研究科 材料工学専攻   助教

    2007年10月 - 2015年8月

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    国名:日本国

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学歴 3

  1. 九州大学   総合理工学研究科

    - 2006年3月

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    国名: 日本国

  2. 九州大学   総合理工学研究科

    - 2003年3月

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    国名: 日本国

  3. 九州大学   工学部   物質科学工学科

    - 2001年3月

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    国名: 日本国

所属学協会 4

  1. 日本金属学会

  2. 日本鉄鋼協会

  3. 軽金属学会

  4. 熱処理技術協会

委員歴 16

  1. Additive Manufacturing Letters   Editorial Board  

    2021年5月 - 現在   

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    団体区分:学協会

    https://www.journals.elsevier.com/additive-manufacturing-letters/editorial-board

  2. 日本鉄鋼協会 論文誌編集委員会   編集幹事 (associate editor) 材料分野リーダー  

    2020年4月 - 現在   

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    団体区分:学協会

    https://isijint.net/

  3. The 13th International Conference on Zinc and Zinc Alloy Coated Steel Sheet (Galvatech 2023)   International Advisory Board  

    2022年3月 - 現在   

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    団体区分:学協会

  4. Research Council of KU Leuven   Reviewer  

    2021年3月 - 2021年6月   

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    団体区分:その他

  5. 日本鉄鋼協会 材料の組織と特性部会   表面処理鋼板学術委員会 委員  

    2020年4月 - 現在   

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    団体区分:学協会

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受賞 12

  1. 2024 年度軽金属論文賞

    2024年11月   一般社団法人 軽金属学会   単結晶マイクロピラー圧縮試験を用いた Al-Fe 合金積層造形体の高強度支配因子の検討

    長子明弘、朱天斎、高田尚記、鈴木飛鳥、小橋眞

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    受賞区分:学会誌・学術雑誌による顕彰  受賞国:日本国

  2. 日本金属学会 第81回 功績賞

    2023年3月   公益社団法人 日本金属学会   材料創製プロセスが生み出す組織形成を利用した合金設計に関する研究

    高田尚記

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

  3. 令和 4 年度軽金属論文賞

    2022年11月   一般社団法人 軽金属学会   Al-Mg-Zn3元系の共晶反応を利用した Al 基鋳造合金の凝固組織と室温破壊靭性

    岡野 直輝,相川 宗也,高田 尚記,鈴木 飛鳥,小橋 眞

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

  4. 軽金属躍進賞

    2022年11月   一般社団法人 軽金属学会  

    高田尚記

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    受賞区分:国内外の国際的学術賞  受賞国:日本国

  5. 日本鉄鋼協会 西山記念賞

    2022年3月   日本鉄鋼協会   表面処理鋼板の溶融めっき皮膜構造制御

    高田尚記

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

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論文 222

  1. Anomalous temperature-dependent strength of copper alloy manufactured by laser-beam powder bed fusion 国際誌 Open Access

    Kim D., Takata N., Umeda J., Shimizu T., Kobashi M.

    Additive Manufacturing Letters   11 巻   2024年12月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Additive Manufacturing Letters  

    This study reports an anomalous temperature-dependent tensile behavior of laser-beam powder bed fusion (PBF-LB) processed Cu–Cr–Zr alloy. The yield strength of the alloy initially decreases as the temperature increases to 200±5 MPa and then increases to 350±11 MPa at 500°C before reducing to 234±6 MPa at 600°C. The microstructure consists of elongated Cu grains with a high concentration of Cr solute (∼1 mass%), resulting from rapid solidification during the PBF-LB process. Transmission electron microscopy for the specimens deformed at 500°C revealed the presence of numerous nanoscale Cr-rich particles embedded inside the supersaturated solid solution of the Cu matrix. Nanoscale particles can act as barriers to dislocation motion, leading to an increase in internal stress during plastic deformation at elevated temperatures. This work provides the high potential of post heat treatments for achieving superior mechanical performance using high solute supersaturation formed by the PBF-LB process.

    DOI: 10.1016/j.addlet.2024.100236

    Open Access

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  2. Image-based finite element analysis of anomalous thermal conductivity in Al-10%Si-0.4%Mg alloy additive-manufactured by laser powder bed fusion 査読有り Open Access

    Suzuki A., Miyasaka T., Takata N., Kobashi M.

    Keikinzoku/Journal of Japan Institute of Light Metals   72 巻 ( 5 ) 頁: 164 - 171   2022年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Keikinzoku/Journal of Japan Institute of Light Metals  

    Laser powder bed fused Al-10Si-0.4Mg (mass%) alloy exhibits low and anisotropic thermal conductivity. To elucidate dominant microstructural features generating the characteristic thermal conductivity, thermal conduction analysis was performed by an image-based finite element method (FEM) using scanning electron microscope (SEM) images. The serial sectioning images of as-fabricated and 300ºC/2 h heat treated Al-10Si-0.4Mg alloys were obtained by focused ion beam SEM (FIB-SEM) and were used for constructing three-dimensional models. The homogenization method was applied to calculate average thermal conductivity of these models. When the thermal conductivity of α-Al phase was set at the thermal conductivity of pure aluminum, calculated thermal conductivity of as-fabricated model was much higher than experimentally measured thermal conductivity of as-fabricated Al-10Si-0.4Mg alloy, indicating that α-Al phase in the as-fabricated Al-10Si-0.4Mg alloy had much lower thermal conductivity than pure aluminum. In addition, the anisotropy of thermal conductivity appeared only in the as-fabricated model in which the α-Al/Si interfacial thermal resistance was taken into account. These results were used for discussing dominant contributors of low and anisotropic thermal conductivity of laser additive manufactured Al-10Si-0.4Mg alloy.

    DOI: 10.2464/jilm.72.164

    Open Access

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    その他リンク: https://www.jstage.jst.go.jp/article/jilm/72/5/72_7205-T06/_article/-char/ja/

  3. Metal-like ductility and high hardness in nitrogen-rich HfN thin films by point defect superstructuring 査読有り 国際共著 国際誌 Open Access

    Lorentzon M., Sangiovanni D.G., Takata N., Zhu T., Hahn R., Palisaitis J., Hultman L., Birch J., Ghafoor N.

    Communications Materials   6 巻 ( 1 )   2025年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Communications Materials  

    The strength of refractory ceramics is much limited by their brittleness. Counterintuitively, we observe simultaneous high hardness and metallic-like ductility in highly overstoichiometric single-crystal HfN1.22 and HfN1.33 films grown by ion-assisted reactive magnetron sputtering. Here, we show by electron microscopy, diffraction methods, and ab-initio calculations the existence of a superstructure ordering of metal vacancies and nitrogen interstitials into sub-nanometer hyper-overstoichiometric and quasi-stoichiometric domains that self-organize into a checkerboard pattern superimposed onto the NaCl-structured lattice. A high intrinsic dislocation density and low dislocation nucleation barrier on {111} < 011> slip systems enable extraordinary ductility and strain hardening at >50% strain, in room temperature uniaxial compression of HfN1.22 micropillars. The films simultaneously exhibit a high hardness – tunable up to 28 GPa via control of stoichiometry – and a remarkable fracture resistance due to dislocation-mediated stress dissipation. The presented findings provide a route for synthesizing nitride superstructured films with unique hardness/toughness combinations.

    DOI: 10.1038/s43246-025-00768-5

    Open Access

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  4. Stabilization and destabilization of precipitation morphologies of T‐Al<inf>6</inf>Mg<inf>11</inf>Zn<inf>11</inf> phase by trace element additions 査読有り 国際誌 Open Access

    Li R., Kondo M., Suzuki T., Hayasaka Y., Miyamoto G., Takata N.

    Journal of Materials Science and Technology   235 巻   頁: 261 - 273   2025年11月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Materials Science and Technology  

    This study was undertaken to understand the effects of incorporating a trace amount (0.1 at.%) of Ti and/or Mn with low diffusivities on the thermal stability of the precipitation morphologies of the T-Al6Mg11Zn11 phase in a heat-resistant Al-Mg-Zn-Cu-Ni quinary alloy in terms of the locations of the added solute elements. In the Ti-added alloy, solute Ti was concentrated in the center of the dendritic α-Al phase via a peritectic reaction during solidification. The Ti distribution was retained even after solution treatment at 480 °C. In contrast, in the Mn-added alloy, Mn appeared localized around granular intermetallic phases (or formed Mn-rich phases), resulting in a slight amount of solute Mn in the α-Al matrix. Solute Mn slightly affected the precipitation morphology of the T-phase at 200 or 300 °C. Nevertheless, much finer precipitates were observed in the α-Al matrix (resulting in finer precipitation morphology) with higher solute Ti concentration, indicating suppressed growth and coarsening of the T-phase precipitates by solute Ti. Introducing both Ti and Mn enhanced local coarsening of the precipitates inside the dendritic α-Al phases with higher Ti solute concentrations. The coexistence of solute Ti and Mn promoted the formation of a significantly coarsened stable Al18Mg3(Ti, Mn)2 phase accompanied by the decomposition of initial fine T-phase precipitates, leading to mechanical degradation of the alloy in a high-temperature environment for a long period. These results provide new insights into element selection for the design of heat-resistant Al alloys with superior high-temperature creep performances.

    DOI: 10.1016/j.jmst.2025.02.043

    Open Access

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  5. Effect of hydrogen on dynamic precipitation in additively manufactured aluminum alloys: Evidence for HEENT mechanism 査読有り 国際共著 国際誌 Open Access

    Safyari M., Takata N., Kim D., Khonsari M.M., Moshtaghi M.

    Journal of Alloys and Compounds   1027 巻   2025年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Alloys and Compounds  

    The influence of hydrogen on the dynamic precipitation and morphology of Si particles in additively manufactured Al-12Si alloys was experimentally and numerically investigated. For the first time, hydrogen was observed to transform Si precipitates from globular to plate-like morphologies, with an increase in yield strength when the hydrogen content exceeds a critical value. Computational analysis indicated that the interface of Si particles could act as potential hydrogen traps, as suggested by density functional theory (DFT) calculations. Thermodynamic insights revealed that hydrogen likely increases interfacial entropy, stabilizes coherent interfaces, and reduces interfacial energy. These findings are consistent with the HEENT mechanism, which explains how hydrogen-enhanced entropy contributes to microstructural changes and alters the mechanical properties of metals. These findings suggest that hydrogen can influence precipitate morphology through its combined effects on thermodynamic stability and kinetic processes, offering new insights into the behavior of additively manufactured aluminum alloys under hydrogen exposure.

    DOI: 10.1016/j.jallcom.2025.180395

    Open Access

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書籍等出版物 10

  1. Fundamentals of Laser Powder Bed Fusion of Metals 査読有り 国際共著

    Pavel Krakhmalev, Anna Martin Vilardell, Naoki Takata( 担当: 分担執筆 ,  範囲: Chapter 13. Structural integrity I: Static mechanical properties)

    Elsevier Inc.  2021年6月  ( ISBN:9780128240908

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    総ページ数:654   担当ページ:349-376   記述言語:英語 著書種別:教科書・概説・概論

    DOI: 10.1016/B978-0-12-824090-8.00019-6

    その他リンク: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128240908000196?via%3Dihub#abs0010

  2. Structural integrity I: Static mechanical properties 査読有り 国際共著

    Krakhmalev P., Vilardell A.M., Takata N.( 担当: 共著)

    Fundamentals of Laser Powder Bed Fusion of Metals  2021年1月  ( ISBN:9780128240908

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    記述言語:英語 著書種別:学術書

    Laser powder bed fusion (L-PBF) is one of the additive manufacturing methods to produce metallic parts. The layer-by-layer manufacturing nature results in the formation of specific microstructure, achieving different properties compared to conventional analogs. In this chapter, the mechanical properties of the main classes of materials such as steels, aluminum and titanium alloys, as well as nickel-base superalloys manufactured by L-PBF are overviewed. The focus is on the static mechanical properties obtained by tensile tests as the most common standard method for the measurement of mechanical characteristics. A correlation between manufacturing, microstructure, and mechanical properties of these L-PBF materials is highlighted.

    DOI: 10.1016/B978-0-12-824090-8.00019-6

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  3. 新春座談会2023 鉄が果たすべき役割とは

    古原忠, 山末英嗣, 柳本潤, 大塚貴之, 福田和久, 小笠原太, 松浦宏行, 菅野伸国, 高田尚記, 堤康一

    ふぇらむ Bulletin of the Iron and Steel Institute of Japan : (一社)日本鉄鋼協会会報 / 日本鉄鋼協会 編  2023年1月 

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    総ページ数:8   記述言語:日本語

  4. Processability and Solidification Microstructure of Al-10Si-4.5Mg Alloy Fabricated by Laser Powder Bed Fusion 査読有り

    Otani Y., Takata N., Suzuki A., Kobashi M., Kato M.( 担当: 共著)

    Key Engineering Materials  2023年 

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    記述言語:英語 著書種別:学術書

    With the aim of developing a high-strength aluminum alloy for laser powder bed fusion (L-PBF), an Al–10Si–4.5Mg alloy with the α-Al/Si/Mg2Si three-phase microstructure was investigated. The Al–10Si–4.5Mg alloy processed by L-PBF exhibited a fine cellular microstructure including fine granular Mg2Si phases, and therefore exhibited a higher hardness of 187 HV0.1 than those of the conventional Al–Si–Mg alloy. However, cracks were macroscopically propagated between the internal fabrication voids along the melt pool boundaries in the L-PBF processed samples, resulting in a limited relative density below 95.5%. The cracking could be attributed to the relatively coarse Mg2Si particles decorated with the eutectic network. Although the improved strength suggests the advantage of strengthening by the Mg2Si phase, further optimization of the processing conditions will be required to manufacture the intact L-PBF parts.

    DOI: 10.4028/p-N2qg2g

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  5. 金属材料実験の手引き 1. 組織観察 1-4 光学顕微鏡, SEM 観察のための試料の調整 査読有り

    高田 尚記( 担当: 単著 ,  範囲: 1. 組織観察 1-4 光学顕微鏡, SEM 観察のための試料の調整)

    まてりあ・日本金属学会  2022年2月 

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    総ページ数:6   担当ページ:101-105   記述言語:日本語 著書種別:学術書

    金属組織学という学問分野があるように金属系材料にとっては組織に関する知見を得ることが極めて重要です. その組織観察の際に不可欠な技術が, 試料の形状調整と表面研磨技術です. どんな顕微鏡の達人でも, 表面状態の劣悪な試料では意味のある組織観察はできません. 本項では, 光学顕微鏡や SEM を用いた組織観察時に必要となる試料形状の調整や研磨方法についての初歩を概説します.

    DOI: https://doi.org/10.2320/materia.61.101

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MISC 1

  1. レーザ粉末床溶融結合法が生み出す非平衡組織・準安定相の制御に基づく耐熱アルミニウム合金の設計 招待有り

    高田尚記  

    R054 カーボンニュートラル実現のための耐熱材料委員会研究報告2 巻 ( 3 ) 頁: 413 - 423   2024年11月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

講演・口頭発表等 255

  1. Thermally activated deformation in FeCr single-crystal micropillars with decomposed structures 国際会議

    Kento Kutsukake, Akihiro Choshi, Dasom Kim, Naoki Takata, Asuka Suzuki, Makoto Kobashi, Motoyuki Tsukamura, Masataka Yoshino

    The 20th International Conference on Strength of Materials: ICSMA 20   2025年6月4日  ICSMA

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    開催年月日: 2025年6月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:Kyoto   国名:日本国  

  2. Effect of heat treatments on inhomogeneous deformation in additive-manufactured Al-Fe-Cu alloy 国際会議

    Yue Cheng, Yuki Otani, Naoki Takata, Asuka Suzuki, Makoto Kobashi, Masaki Kato

    The 20th International Conference on Strength of Materials: ICSMA 20   2025年6月4日  ICSMA

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    開催年月日: 2025年6月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:Kyoto   国名:日本国  

  3. Effect of Mn and Ti additions on mechanical properties of additive-manufactured Al-Fe alloy 国際会議

    Koki Minamihama, Takanobu Miyawaki, Naoki Takata, Asuka Suzuki, Makoto Kobashi, Junji Umeda

    The 20th International Conference on Strength of Materials: ICSMA 20   2025年6月4日  ICSMA

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    開催年月日: 2025年6月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:Kyoto   国名:日本国  

  4. Microstructure and High-Temperature Mechanical Properties of Additive-Manufactured Al-Fe-Cr-Si Alloy 国際会議

    Yifan Xu, Koki Minamihama, Naoki Takata, Asuka Suzuki, Makoto Kobashi, Junji Umeda

    The 20th International Conference on Strength of Materials: ICSMA 20   2025年6月3日  ICSMA

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    開催年月日: 2025年6月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:Kyoto   国名:日本国  

  5. Mechanical properties of a hypereutectic Al-20%Si alloy produced by laser powder bed fusion 国際会議

    Asuka Suzuki, Yusuke Sasa, Koya Matsui, Naoki Takata, Makoto Kobashi, Masaki Kato

    The 20th International Conference on Strength of Materials: ICSMA 20   2025年6月4日  ICSMA

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    開催年月日: 2025年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Kyoto   国名:日本国  

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共同研究・競争的資金等の研究課題 32

  1. 金属3Dプリンタを用いた非平衡組織・準安定相の創出

    研究課題番号:22688912  2022年10月 - 2025年3月

    科学技術振興機構(JST)  戦略的創造研究推進事業 さきがけ  [未来材料] 物質探索空間の拡大による未来材料の創製

    高田尚記

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    資金種別:競争的資金

    配分額:38000000円 ( 直接経費:38000000円 )

    AlやFeを基軸とする種々の元素を組み合わせた成分系において、金属3Dプリンタ技術のひとつであるレーザ粉末床溶融結合(L-PBF)プロセスが創出する非平衡組織と準安定相の特徴を抽出し、L-PBFプロセスによる製造材の優れた機械的性質の発現機構を解明します。本成果を基に、多元素化による非平衡組織・準安定相の制御に資する学術基盤の構築を目指します

  2. レーザ3D積層造形が創出するアルミニウム合金の新奇力学機能とその制御

    2021年9月 - 2023年8月

    公益財団法人 軽金属奨学会  統合的先端研究 

    高田尚記, 小橋眞,足立大樹,宮嶋陽司

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:24000000円 ( 直接経費:24000000円 )

  3. アルミニウム積層造形体の延性異方性を生み出す不均一変形のその場観察と定量解析

    2023年4月 - 2025年3月

    天田財団   2022年度助成事業  一般研究開発助成

    高田尚記

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:3000000円 ( 直接経費:3000000円 )

  4. 金属3Dプリンタ造形体の複合構造コーティングによる高機能・多機能化 国際共著

    研究課題番号:S22069  2022年12月 - 2023年1月

    外国人研究者招へい事業  外国人招へい研究者

    Prasad Manepalli Jagannadha Nageswara vara

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:150000円 ( 直接経費:150000円 )

  5. 溶融めっき皮膜の機能創出に資する構造因子

    2022年4月 - 2025年3月

    研究会 I (シーズ型) 

    国内大学、日本製鉄、JFEスチール、神戸製鋼所 の研究者20名

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:11000000円

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科研費 9

  1. 金属3Dプリンタ技術が生み出す革新的耐熱アルミニウム合金の強化原理

    研究課題/研究課題番号:24H00378  2024年4月 - 2028年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    高田 尚記, 足立 大樹, 君塚 肇, 宮嶋 陽司

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:47580000円 ( 直接経費:36600000円 、 間接経費:10980000円 )

    本研究は,金属3Dプリンタ技術であるレーザ粉末床溶融結合(L-PBF)プロセスにて製造可能かつ革新的な高温強度を示すアルミニウム(Al)合金の開発を見据え,従来製造プロセスでは生成不可能なα-Al(fcc)とAl6Fe相から構成されるナノ2相組織に由来する高強度化に着目する.具体的には,α-Al相の固溶元素とAl6Fe相を個々に制御したAl-Fe基多元系設計合金を利用し,高強度化を支配する組織因子を解明する.得られた知見は,豊富に存在する遷移金属元素を用いた革新的機能性を示すAl-Fe多元系合金(希少元素を必要としない)の設計だけでなく,金属3Dプリンタ材料の強化原理の学術的な礎となる.

  2. 耐用温度200℃を超えるアルミニウム基超合金の改良設計と高温クリープ長寿命化

    研究課題/研究課題番号:20H02462  2020年4月 - 2023年3月

    科学研究費補助金  基盤研究(B)

    高田 尚記

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:17290000円 ( 直接経費:13300000円 、 間接経費:3990000円 )

    本研究は,耐用温度200℃を超える鍛造アルミニウム(Al)基超合金の設計原理構築を長期的な目標とし,申請期間(3年)において,温度200℃以上(実機使用想定温度)における高温強度とクリープ破断寿命双方に優れるAl基超合金の設計と組織制御を試みる.我々が提案したAl-5Mg-3.5Zn (at.%) 3元系モデル合金の粒内及び粒界の析出(速度論,形態及び界面構造)に及ぼす第4合金元素(Cu, Ni)の影響を調査する.また,高温強度・クリープ破断寿命及びそれらに及ぼす第4合金元素(粒内析出・粒界析出)の影響を解明する.

  3. 計算状態図を基にした耐熱アルミニウム超合金の設計と高強度化に資する組織制御

    研究課題/研究課題番号:17H03411  2017年4月 - 2020年3月

    科学研究費補助金  基盤研究(B)

    高田 尚記

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:16250000円 ( 直接経費:12500000円 、 間接経費:3750000円 )

    本研究では,200℃以上の耐用温度を実現するアルミニウム(Al)鍛造合金の開発を目指し,体積率10%以上の金属間化合物相により強化されるAl基超合金の設計を試みた.実用の観点から汎用元素であるMg,Znに着目し,熱力学データベースを利用した計算状態図を基に新たな合金(Al-5Mg-3.5Zn (at.%))を設計した.設計合金は微細析出形態を有する安定なAl6Mg11Zn11-T相により強化され,インペラ使用想定温度200℃にて既存合金を凌ぐ高強度を有することを実証した.また,本合金は良好な室温靭性や高温の良好な成形性を示し,新たなインペラ部材として有望である.
    現状,耐熱性アルミニウム(Al)合金が自動車用エンジンのターボチャージャにおける圧縮機内部のインペラに使用されている.既存の合金の適応限界温度は160~180℃であり,エンジン高効率化には圧縮機内部の高温・高圧化による圧縮比向上の観点から,高温強度の向上が要求されているが,本研究はその社会的要求を満たす新たな耐熱Al合金の設計原理の基盤を構築したものである.

  4. 結晶粒微細化を前提とした高比強度高導電アルミニウム合金の設計指針の確立

    研究課題/研究課題番号:24K01214  2024年4月 - 2027年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    宮嶋 陽司, 足立 大樹, 高田 尚記

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

    本研究では,比較的安価な遷移元素を合金元素として有する2元系Al合金の超微細粒材を作製し,その耐熱性を解明する.その知見を基に,SPDを前提とした高比強度・高比導電率・高耐熱性を兼ね備えるモーター用Al合金の組成設計指針を確立する.比較的豊富に存在する遷移元素を用いる2元系Al合金は,実用化された場合は元素戦略の観点からも重要となる.

  5. マイクロピラー圧縮試験を利用した異相界面強度の実験的測定法の確立

    研究課題/研究課題番号:16K14412  2016年4月 - 2018年3月

    科学研究費補助金  挑戦的萌芽

    高田 尚記

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:3120000円 ( 直接経費:2400000円 、 間接経費:720000円 )

    本研究では,金属(アルミニウム)の単結晶マイクロピラー圧縮試験によって測定される強度の試験片寸法及び形状の依存性を系統的に調査した.アルミニウム単結晶マイクロピラーは,直径1~10μmの範囲において強度の試験片寸法依存性を示すことを見出した.円柱状の単結晶マイクロピラーを用いた強度評価には,試験片上部直径と下部直径の比が0.5以上の試験片形状に作製する必要がある. また,金属/セラミックス複合材料からマイクロピラーを作製した. 金属/セラミックス二相のマイクロピラーは同じ応力下において大変形を示した.この応力が,異相界面の強度もしくは界面近傍の局所的な変形抵抗に対応すると推察される.

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産業財産権 2

  1. アルミニウム合金材、その製造方法及びインペラ

    近藤 雅晶,杉山 知平,高田 尚記

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    出願人:株式会社豊田自動織機,国立大学法人東海国立大学機構

    出願番号:特願2020-33896(P2020-33896)  出願日:2020年2月

    公開番号:特開2021-134413(P2021-134413A)  公開日:2021年9月

    権利者:株式会社豊田自動織機,国立大学法人東海国立大学機構   出願国:国内   取得国:国内

  2. アルミニウム合金材、その製造方法及びインペラ

    近藤 雅晶,杉山 知平,佐藤 洋明,安藤 恭平,高田 尚記

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    出願人:株式会社豊田自動織機,国立大学法人東海国立大学機構

    出願番号:特願2019-53268(P2019-53268)  出願日:2019年3月

    公開番号:2020-152965  公開日:2020年9月

    公表番号:特開2020-152965(P2020-152965A)  公表日:2020年9月

    権利者:株式会社豊田自動織機,国立大学法人東海国立大学機構   出願国:国内   取得国:国内

 

担当経験のある科目 (本学) 4

  1. 材料強度学

    2020

  2. 先端プロセス工学 I

    2020

  3. 構造材料及び演習

    2020

  4. 複合材料プロセス

    2020

担当経験のある科目 (本学以外) 1

  1. 先端材料

    2017年4月 - 現在 愛知工業大学)

 

社会貢献活動 16

  1. 金属AMが生み出す非平衡組織・準安定相の計算状態図に基づく理解

    役割:講師

    AM研究会(日本Additive Manufacturing学会)  AM研究会 第3回教育講座  2025年2月

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    対象: 研究者, 社会人・一般, 学術団体, 企業

    種別:講演会

  2. 形だけじゃない!金属3Dプリンターが生み出す未来材料

    役割:講師

    名古屋大学 学術研究・産学官連携推進本部  第112回名大カフェ  名古屋大学  2025年1月

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    対象: 小学生, 中学生, 高校生, 大学生, 大学院生, 教育関係者, 保護者, 研究者, 社会人・一般, 企業

    種別:サイエンスカフェ

  3. 常識を覆す!金属3Dプリンタで、強いアルミニウムができた

    役割:取材協力, インタビュアー

    河合塾  みらいぶっく 学問・大学ナビ  2024年2月 - 現在

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    対象: 高校生

    種別:インターネット

  4. 金属3Dプリンタが生み出す未来材料

    役割:講師

    名大MIRAI GSC(グローバルサイエンスキャンパス)  第1ステージ第2日目  名古屋大学   2023年6月

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    対象: 高校生

    種別:その他

  5. 形だけじゃない!! 金属3Dプリンターで、”もっと強い”材料開発に成功

    役割:インタビュアー

    名古屋大学学術研究・産学官連携推進本部  ポッドキャストエピソード  2023年4月

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メディア報道 6

  1. 形だけじゃない!金属3Dプリンターが生み出す未来材料 (第112回名大カフェレポート) インターネットメディア

    名古屋大学学術研究・産学官連携推進本部  名古屋大学 研究フロントライン  note  2025年2月

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    執筆者:本人以外 

  2. 金属3Dプリンタが生み出すアルミニウムの新機能 ~汎用元素の組み合わせで優れた高温強度を実現~ 会誌・広報誌

    日本アルミニウム協会  アルミニウム  第30巻 第118号 8-10頁  2023年10月

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    執筆者:本人以外 

  3. 高強度で耐熱200―300℃、名大が3D造形用のスゴいアルミ合金開発 インターネットメディア

    日刊工業新聞社  ニュースイッチ  テクノロジー  2023年4月

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    執筆者:本人以外 

  4. 高強度耐熱200-300度C 名大など 3D造形用アルミ合金 新聞・雑誌

    日刊工業新聞  25面  2023年4月

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    執筆者:本人以外 

  5. 金属3Dプリンタが生み出すアルミニウムの新機能 ~汎用元素の組み合わせで優れた高温強度を実現~ インターネットメディア

    名古屋大学 研究成果発信サイト  2023年4月

     詳細を見る

    執筆者:本人 

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