研究紹介
（物質系専攻・教員）
松永 紗英
Sae Matsunaga
基盤研究系 物質系専攻 御手洗研究室 助教
Assistant Professor of Advanced Materials Science
金属材料の開発は、料理にとてもよく似ています。同じ材料を使って作っても、加熱温度、加熱時間や寝かせる時間、使う調味料で全く違う料理やお菓子ができてしまうように、合金も、同じ配合で同じ元素を混ぜても、熱処理の方法や冷却方法の違いで、その特性を全く違うものに変えてしまうのです。
金属材料のパフォーマンスは、何をどのくらい混ぜたか（組成）と、マイクロメートル以下でどんな構造になっているのか（組織）によって大きく変わってきます。組成と組織を上手く制御できると、過酷な環境でも驚くほどの強さを発揮する合金を作ることができます。
私は組成と組織を上手く制御する方法と高温でのパフォーマンスへの影響を調べ、それを元に耐火金属を使用した合金、ニッケル基超合金、チタン合金など、次世代ジェットエンジン、発電用ガスタービンの最高温度部に使用する新しい金属材料の開発・改良に取り組んでいます。
耐火金属合金の開発
Refractory metal based alloys
融点が2000℃を超える耐火金属を使用して、1200℃以上で使用できる金属材料の開発を試みています。
左の4つの合金はどれもニオブという金属をベースにして設計していますが、ニオブの他に混ぜる元素や配合を変えた結果、全く異なる組織を示す合金ができました。これらの合金がどのようなパフォーマンスを発揮するかを調べることで、組織の最適化ができ、更に良いパフォーマンスを示す合金を開発することができます。
元素偏析と変形メカニズム
Effect of solute interaction on deformation mechanisms
金属は、変形させるとナノスケールの欠陥ができて、変形の進行とともに目に見えるような亀裂になっていきます。近年、高性能電子顕微鏡が開発され、金属の原子まで観察できるようになったことで、ナノスケールの欠陥を原子レベルで観察することが可能になりました。左の写真は変形中に観察されたナノスケールの欠陥を元素分析したもので、色の明暗がはっきりと出ています。これは特定の合金元素が集中/減少していることを表しており、欠陥の形成に元素の集中/減少が大きく影響を与えることを示しています。
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東京大学 大学院新領域創成科学研究科 物質系専攻
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