科研費 - 髙田 尚記
-
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
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．
-
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
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．
-
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
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． -
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
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．
-
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
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．
-
オーステナイト系耐熱鋼の強度に及ぼすγ-Fe母相/Fe2Nb強化相界面の役割
2013年4月 - 2016年3月
科学研究費補助金 若手研究(A)
担当区分：研究代表者
-
次世代火力発電プラント使用条件下におけるオーステナイト系耐熱鋼の変形機構
2010年4月 - 2012年3月
科学研究費補助金 若手研究(B)
担当区分：研究代表者
-
耐ロバスト性を有する軽量高比強度ＴｉＡｌ基鍛造合金の組織制御
2007年4月 - 2010年3月
科学研究費補助金 基盤研究(B)
担当区分：研究分担者
-
強ひずみ加工を必要としない超微細粒鉄鋼材料の創製とその高延性化
2006年 - 2008年3月
科学研究費補助金
担当区分：研究代表者