超塑性工学研究センターの概要
茨城大学工学部技術部

佐久間隆昭

1.はじめに
超塑性工学研究センターは平成 12 年 4 月に時限

Strain rate［ｓ-1］

Nominalstrain %10 年の工学部附属の研究施設（文部省（現文科省）8.00×10-3－

省令施設）として誕生した。（本学が平成 16 年 4

6.67×10-3

170

月より国立大学法人になってからは、時限の枠が3.33×10-3179なくなっている。）超塑性工学研究センターは、環

1.67×10-4

243

境問題や高齢化社会に関する諸問題を材料および8.33×10-4361

その成型加工技術等の面から調べ、研究成果を社

3.33×10-4448

会に還元すること、さらに新分野を担う研究者・

1.67×10-4378

Un-deformed

25ｍｍ

Un-fracturing
Un-fracturing

技術者の養成を目指している。また、本センター
は超塑性に関する日本で唯一の研究施設であり、

図 1 1723K でひずみ速度を変化させて引張変形した 3Y-TZP

世界でもロシアに金属超塑性問題研究所があるだ

写真を示す。ひずみ速度 8.00×10-3s-1 ではほとんけという独自性を主張しやすい環境にある。

ど変形せずに破断したのに対し、ひずみ速度 3.33

表 1 に本センターの組織を示す。また、本セン

×10-4s-1 では 448％変形しても破断していないこ

ターの平成 12～19 年度の運営実績状況を表 2 にとが分かると思う。通常もろいはずのセラミック示す。国立大学法人化後、大学として中期目標をスが、このような巨大な伸びを示すことは、工業設定しているが、ほぼ目標を達成できている。当応用上とても有用で、興味深い現象である。このセンターの活動については、設立 6 年目の平成 18

技術を応用すれば、材料特性は優れているが、難年 1 月に、4 人の専門家を評価委員としてお迎え

加工材のため応用が進まない材料も容易に加工でし、外部点検評価も行い、高い評価も得ている。

きる可能性がある。

（この結果については、超塑性工学研究センター
外部点検評価報告書を H18.2 に発行）あまり一般にはあまり知られていないが、超塑性加工された製品は身近にも最近増えてきている。

また、近年超塑性に関する JIS 規格（表 3 参照）

図 2 に超塑性成型品の一例を示す。また㈱スカイの制定も多数行われ、今後 ISO 化される予定であ

アルミでは超塑性加工が可能な処理をしたアルミるが、この規格化にも当センターは協力している。

合金（A5083）をアルビーノという製品名で販売しているなど、さらに超塑性成型品が増えること

2.超塑性現象本研究センター名にある超塑性とは、固体を融が期待できる状況にあり、本センターの活躍の場が益々増えることが期待される。

点の半分以上の温度領域で、一定のひずみ速度で変形させた時、数百%以上に伸びる現象のことである。微細結晶粒超塑性においては、対数表記したひずみ速度-応力曲線の勾配に相当するひずみ速度感受性指数（m 値）が高く、一般に m 値が0.3 以上で破断伸びが 200%以上であることが超塑性挙動発現の判断基準とされる。
図 1 に 1723K で種々のひずみ速度で引張変形させた 3Y-TZP（安定化ジルコニアセラミックス）の

図 2 超塑性成型されたゴルフクラブヘッド(左)とスペアタイヤハウス(右)表 1 超塑性工学研究センターの組織
研究分野等

表 3 超塑性に関する JIS 規格

専任スタッフ

規格番号

規格名称

センター長

教授：1（併任）

JISH7007

金属系超塑性材料用語

超塑性現象応用研究分野

教授：1、准教授：1

JISH7501

金属系超塑性材料の引張特性評価方法

ナノ知能物質創製研究分野

教授：1、准教授：1

JISH7502

金属系超塑性材料の圧縮特性評価方法

レーザー応用マイクロ構造創教授：1、助教：1

JISH7503

金属系超塑性材料の成形後の空洞率測定方法

製研究分野
研究支援グループ

非常勤研究員：2

JISH7504

ブロー成形性試験・評価方法

研究支援推進員：1
事務補佐員：1

JISH7505

技術専門職員：1

表２

金属系超塑性材料のバルジ試験による

金属系超塑性材料のＲ型試験片による引張特性評価方法

超塑性工学研究センターの運営実績状況
研究成果（件数）

年度(平成） 著書

1213141516171819計

学術論文 総説･解説 口頭発表 講演*1*22110003183026313732332720236

セミナーの開催
年度 （件数）(平成）

12131415161718
19
計

8
8
7
12343368
633433
1314294849987
606258586

教育活動（担当学生数）*3
報告書･ 受賞
所内報告

32
6556
4
435

713121481191286

外部資金獲得状況（件数）

外部機関との共同研究（件数）1015181214151599

1920171521191722150

工業所有権 博士

1215321318161121113修士

55667744441724201920212219162

学士

2620182122232221
173

学会、各種団体等の その他の各種学術的 外国人研
究者数
学術に関する役員･ 活動（件数）*5*4委員等（件数）2328273230383829245

43911 *6
55 *7
51153

5785533440*1 レフリーにより査読を受けた国際会議論文を含む*2 依頼されたもの*3 博士、修士は担当学生数、学士は卒業生数*4 その他の各種学術的活動とは、例えば学会や講演大会におけるオーガナイズドセッションの設定、学会本大会開催への協力、技術懇談会や研究会の開催や協力、研究成果報告会の開催、成果報告書の発行等である。
*5 大学院学生も含む*6 超塑性技術工業規格（JIS）制定６件を含む*7 外部点検評価含む

2010/1/27

超塑性工学研究センター設立目的
超塑性工学研究センターは、平成12年4月に時限10年の工学部附属の研究施設（文部省（現文科省）省令施設）として誕生した。（本学が平成16年4月より国立大学法人になってからは、時限の枠がなくなっている。）超塑性工学研究センターは、環境問題や高齢化社会に関する諸問題を材料およびその成型加工技術等の面から調べ、研究成果を社会に還元すること、さらに新分野を担う研究者・技術者の養成を目指している。また、本センターは超塑性に関する日本で唯一の研究施設であり、世界でもロシアに金属超塑性問題研究所があるだけという独自性を主張しやすい環境にある。
世界でもロシアに金属超塑性問題研究所があるだけという独自性を主張しやすい環境にある

茨城大学

技術部

佐久間隆昭

超塑性工学研究センターの組織

超塑性工学研究センターの主な活動

研究分野等

スタッフ

センター長

本橋教授（併任）

 主催セミナーの開催（年数回）

超塑性現象応用研究分野（A分野）

本橋教授、車田准教授

 学会でのオーガナイズドセッションの設定（年数回）

ナノ知能物質創製研究分野（B分野）

阿部教授、鈴木（徹）准教授

レーザー応用マイクロ構造創製研究分野（Cレ
ザ 応用マイクロ構造創製研究分野（C 前川教授、山崎助教
前川教授 山崎助教
分野）
研究支援グループ

非常勤研究員（ポスドク）：２〇Svetlana Nurieva(ロシア；Institute for Metals Superplasticity Problems）○Ahmed Bucheeri(バーレーン)
研究支援推進員：１、大部尚子
事務補佐員：１、萩野谷和子
技術専門職員：１佐久間隆昭

 超塑性工学研究センター成果報告会の開催（年1回）
 研究センター成果報告書の発刊（年一冊）
 大学院生、学部生の教育
大学院生 学部生 教育 外部点検評価の実施および報告書の作成（H17年度）
 超塑性に関するJIS化（JISH7007,7501～7505）

超塑性の分類
 微細結晶粒超塑性（最も一般的な超塑性）σ  Kε mσ：流動応力

 ：ひずみ速度

K：定数m：ひずみ速度感受性

JIS規格化
JISH7007
金属系超塑性材料用語（1995/02/01 ）JISH7501
金属系超塑性材料の引張特性評価方法（2002/08/20 ）JISH7502
金属系超塑性材料の圧縮特性評価方法（2003/10/20 ）JISH7503
金属系超塑性材料の成形後の空洞率測定方法（2003/10/20）
JISH7504
金属系超塑性材料のバルジ試験によるブロー成形性試験・評価方法（2003/10/20）
JISH7505
金属系超塑性材料のＲ型試験片による引張特性評価方法（2004/01/20）

 変態超塑性

超塑性の特徴(a) 大きな延性（伸び＞300%）(b) 大きなｍ値（ｍ＞0.3）(c) 変形抵抗小さい(d) 弾性回復がほとんど無い(e) 結晶粒が微細で等軸粒状（粒界すべりが主変形モード）1

2010/1/27

Specimen & Nominal strain % /1723K
Strain rate［s-1］

Nominalstrain %8.00×10-3－6.67×10-3

170

3 33×10-33
3.33×10179

1.67×10-4243

8.33×10-4361

3.33×10-4

448

1.67×10-4

378

Un-deformed

Specimen:3Y-TZP

25ｍｍ

Un-fracturing
Un-fracturing

RV車（右）のスペアタイヤハウジング2

2010/1/27

レース用二輪車（左）とその燃料タンク

3

2010/1/27

鉄道試験車両（左）とその窓パネル（右）自動券売機（左）の取り出し口（右）42010/1/27

5