連携講座

Collaborative Divisions

環境適合材料創製学分野（新日鐵住金） Process Engineering for Environmentally Adapted Materials(Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation)

鉄鋼製造技術を通して、資源・エネルギー問題に貢献する
Development of new steelmaking technology contributing
to the sustainable society

客員教授 佐藤 有一

客員教授 岡崎 潤

客員教授 楠 一彦

客員教授 市川 和利

客員教授 森口 晃治

Professor

Professor

Professor

Professor

Professor

Yuichi Sato

Jun Okazaki

Kazuhiko Kusunoki

Kazutoshi Ichikawa

Kohji Moriguchi

鉄鋼製品は、主原料として鉄鉱石を使用して製造されます。これらの製品は、使用した後に、スクラップにされて、再度鉄原料に戻されます。
日常生活の基本材料である鉄は、その形状を変えて何度も再使用することができます。したがって、鉄は環境にやさしくなっています。同時に、である。そこで本研究では、SiO2 を含まない MgO ソースとしてドロ鉄鋼製造工程は、大量のエネルギーと資源が必要で、環境に大きな影響を及ぼします。そのため、原料、設備の購入、製造、技術開発、製品輸マイト（CaCO3 ,MgCO3）に着目し、その同化性に関する基礎的な評送から使用、リサイクル、廃棄に至るすべての段階で、環境への影響を低減することが必要です。このような背景に基づき、我々の講座では、さ価を実施している。

まざまな環境に適応する材料、特に金属材料の合成に関する新技術を開発する教育と研究が行われます。当社の使命は、環境に適応できる材料を使用する場合の持続可能な産業や社会システムを当社が確立することのできる新しい材料合成プロセスを開発することです。
Steel products are made using iron ore as the main raw material. After these products have been used, they are scrapped and once again returned to ironmaterial. In this way, iron, which is a basic material for daily life, can be reused time and time again in varying forms; thus, it is kind to the environment.
At the same time, the steelmaking process requires a large amount of energy and resources, and it exerts a large influence on the environment. Therefore,
it is necessary to reduce the impact on the environment at all stages, from the purchase of raw materials and equipment, manufacturing, technologicaldevelopment, and transportation of products to their use, recycling, and disposal. Based on such backgrounds, in our course teaching and research will beundertaken to develop new techniques related to the synthesis of various environmentally adaptable materials, especially metallic materials. Our mission
is to develop novel material synthesis processes that will allow us to establish sustainable industries and social systems that utilize environmentallyadaptable materials.

Fig.2 に、鉱石タブレット焼成後の強度を示した。タブレット中のMgO 濃度が 0.5mass% 以上ではいずれの粒度でもドロマイトの方が高強度となる結果を得た。

溶液法 4H-SiC を種結晶に用いた
超高品質結晶成長
次世代パワーデバイス材料である SiC は、結晶欠陥の低減が課題となっている。本研究では、溶液法による高品質 SiC 結晶の育成技術開発に取り組んだ。結晶成長実験では、種結晶に溶液法 4H-SiC
バルク単結晶から切り出した（1-100）オン基板を用いた（Fig1(a)）。
成長方向 [1-100] が貫通転位の伝播方向 [0001] に対して垂直となる

Fe 基アモルファス合金の高周波領域での軟磁気特性の解明
アモルファス合金はその原子構造が従来の結晶構造とは異なること
つまり、高強度と高靭性を合わせ持つ機械的性質、高い耐食性、優れた軟磁気特性などを有している。本研究テーマでは特に軟磁気特性に注目し、高周波軟磁性材料としての適用先拡大実現を目標に、アモルファス合金の高周波領域での軟磁気特性を解明する研究を行っている。
これまでに、軟磁気特性に特に影響を及ぼすアモルファス合金の結晶化過程について研究し、焼鈍時の保持時間を長くすると結晶化の進行

焼結用 MgO 原料の同化性評価
高炉の高出銑、低還元材比操業には焼結鉱の品質向上が重要であり、冷間強度を維持しつつ焼結鉱中のスラグ成分を低減させることが有効

Fig.1 Effect of annealing conditions on crystallization

54 Coexistence Activity Report 2018

Evaluation of sintering MgO material assimilation
To enable the high tapping of molten iron in a furnace, as well as a low rateof reducing-agent operation, it is important to improve the quality ofsintered ores. An effective for this is to reduce the slag component ofsintered ores while maintaining their cold strength. Therefore, in thisFig.2 The strength of sample after sintered

実際、成長後の結晶の転位評価を溶融 KOH エッチングで実施したところ、貫通転位に起因するエッチピットは全く含まれなかった。さらに反射 X 線トポグラフ観察を行ったところ、成長結晶には基底面転位や積層欠陥も見られなかった。溶液法では (0001) 面成長と (1100)
面成長を 1 度ずつ行うだけで、ほぼ無転位である結晶が得られること

The reduction of dislocations is an urgent technical issue for SiC, which isa material used in next-generation power devices. In this study, we worked
on developing a technology for growing high-quality SiC crystals using
the solution method. In these crystal-growth experiments, we used an onaxis substrate (1-1 00) cut from a solution and grown from a 4H-SiC bulk
single seed crystal (Fig.1a). As the growth direction [1-100] is perpendicular
to the propagation direction [0001] of the threading dislocation, weexpected that the threading dislocation would not propagate to the growing
crystal (Fig.1b). When we carried out the dislocation of the grown crystal
using molten KOH etching, we confirmed that no threading dislocation
occurred. We conducted further examination using X-ray topographyobservations, and we did not find basal-plane dislocation or stacking faults
in the grown crystal. In the solution method, we showed that almost
dislocation-free crystals can be obtained only by performing (0001) and(1100) plane growth once, followed by crystal growth of the highestquality.

が示され、世界最高の品質レベルの結晶育成に成功した。
以下のテ－マについても研究中である。
◯ 構造用鋼の使用性能に及ぼす不純物元素の影響◯ 焼結プロセスからの CO2 削減を目指したマグネタイト微粉鉱の焼結反応促進◯ sp 電子系金属材料のポリタイプエネルギー論に関する第一原理計算解析

Studies on the following topics have been carried out:
◯ The influence that tramp elements have on the practical performanceof structural steels◯ The promotion of magnetite fine ore assimilation to reduce CO2in the sintering process◯ First-principles studies on the total energetics of nonequivalenthexagonal polytypes for sp-electron metals

Department of Frontier Sciences for Advanced Environmentが遅くなることが分かった（Fig.1 参照）。

Because the atomic structures of amorphous alloys differ from theconventional crystal structure, these alloys have that are not found inconventional alloys. For instance, amorphous alloys have superiormechanical properties in terms of strength, and high toughness, andcorrosion resistance, as well as excellent soft magnetic properties. In thisstudy, we focused on soft magnetic properties. To achieve wide applications
for these high-frequency soft magnetic properties, we studied theseproperties in high-frequency amorphous alloys. Based on the results of ourexperiments on the crystallization process of amorphous alloys, we foundthat increasing the annealing time delays the crystallization process (Fig. 1).

ため、貫通転位が成長結晶へ伝播しないことが期待できる（Fig1.(b)）。

Ultrahigh-quality 4H-SiC crystal grownby solution growth method

先端環境創成学専攻

から、これまでの金属・合金には見られないユニークな特性を示す。

Clarification of soft magnetic properties in thehigh-frequency field of Fe-based amorphous alloys

study, we focused on dolomite (CaCO3, MgCO3) as a MgO source that does
not include SiO2 . We also performed a basic evaluation of its assimilation.
Figure 2 shows the strength of the sample after sintering. Dolomite gives
higher strength than peridotite for all sizes, as long as the MgO content isequal to or greater than 0.5 by mass%.

Fig.3 Schematic representation of crystal growth process.

Coexistence Activity Report 201855