東北大学金属材料研究所附属研究施設大阪センターオフィス外観（大阪府立大学 産学官連携機構8産学官連携機構8階）
2006年
2006年4月設立

クリエイション・コア東大阪

産学官連携機構8階

大阪センターは東北大学と大阪府が連携し、金属材料の学術研究とその工業的視点に基づいた実用化を目的に、2006年4月に東北大学金属材料研究所附属研究施設として大阪府立大学構内に設立されました。
センターの研究は、関西地区の研究機関との学術交流を通じて、金属材料の基礎的特性の把握と理解を深めることに取り組みます。あわせて、これらの知見をベースに考案した材料を、産業界とりわけ大阪地区の企業のニーズに答えた具体的ターゲットを設定し、その実用化を目指します。
対象分野としては構造用および環境用の金属材料を重点に据え、その高機能化と製造技術の改良と開発を行います。構成は新素材創製（正橋教授担当）、新素材製造（早乙女教授担当）、新素材加工（高杉教授担当）、新素材企画（今野教授担当）の４部門からなっており、また初代センター長の井上明久教授（現東北大学総長）の後を今野豊彦教授が昨年11月に引き継ぎ、現在大阪府や大阪府立大学と連携をとりながらセンターとしてその活動を精力的に進めています。
また、センターでは企業からの技術相談を随時受けています。その取り組みの一環として、クリエ
イションコア東大阪にて毎週水曜日と金曜日の午後に、上記のセンター教授が交代で相談に応じています。地方自治体と国立大学法人の連携を通して、国内産業を支援するという取り組みは国内では初めての事例です。大阪センターでは以上の活動を通し、金属素材関連産業の活性化と、学術研究の推進に取り組んでいく予定です。
そこで、私たちの活動を紹介するために、このたびNews Letterを季刊発行の予定で作成いたしました。ご愛読のほどお願い致します。

東北大学金属材料研究所 附属研究施設大阪センター / 大阪センター仙台サテライトオフィス

図2 ） 化成電圧 220Vで成膜した陽極酸化膜のXPS ： 化成電圧が高いほど親水性に優れ、XPSから水酸基に起因するスペクトル強度が強いことが判明。

処理前
UHVにて UV 照射540535530525

Binding energy / eV

一方、化学材料の分野では、ナノ材料の創製、および複合化による高機能化について研究を行っています。超音波を用いた新規な手法を用い、貴金属と磁性体をナノレベルで複合化することに成功しました（図３）。貴金属ナノ粒子は高い触媒活性等をもちますが、その小ささ故に扱いが困難でした。しかし磁性体との複合化することで磁場でハンドリングでき、分離や回収を伴う新たな用途への応用が見込まれます。

mpera
TeAl coat.% ncentrat
ion /tu re/K

Mass change/gm

マグヘマイトナノ粒子
図１） FeAl合金と炭素銅の複合材を99.8%加工した成型材の外観（左上図）と断面組織（左下図）、及び表面酸化処理を施したFeAl合金の硫酸水溶液中の腐食損量のAlと処理温度依存性（右図）：複合化により難加工材のFeAl合金の成型加工が可能になり、表面酸化処理により硫酸水素溶液中の耐食性が改善される。

金属ガラスは金属？それともガラス？その正体はというと、非晶質合金、アモルファス合金です。ただ従来のアモルファス合金と大きく違う点があります。そのひとつは、従来のアモルファス合金が箔や粉末の形状でしか得られなかったのに対して、大きな塊の材料として入手できるようになり、高い強度や優れた耐食性、磁性特性を生かした部品への応用展開が可能になったことです。
もうひとつ違う点は、プラスチックや酸化物ガラスと同様にガラス遷移挙動を示し，射出成形やトランファー成形が可能な点にあります。さらに非晶質構造であることから、ナノメートルオーダーの成形が可能になりました。
たとえば下図 （図1） に示すのは、直径1000分の１mmの歯車成形用金型(上段)と成型加工によって出来た歯車(下段)です。プラスチックの射出成形品よりも小さく、強さは鋼の10倍もある夢のマイクロ部品を作りませんか？

2

News Letter 2007 Spring Vo.1

早乙女康典 教授

図１） 金属ガラスを用いた直径１μmの歯車の成形加工(a)(b)集束イオンビーム加工により創製されたZr
基金属ガラス製金型(ｃ)(ｄ)金型成形加工により製作されたPt基金属
ガラス製マイクロ歯車、モジュール100nm、歯数8

金ナノ粒子

100 nm

新素材製造部門

金属ガラスって何？

図３） 超音波法で得られた金・磁性体複合ナノ粒子の電子顕微鏡像。
磁性体であるマグネタイトの表面に、10ナノメートルほどの金が多数固定化されている。

正橋直哉 教授・水越克彰 助教

金属材料の分野では、金属系構造材料の高機能化と、そのために必要なバルク組織および表面の制御、ならびに複合化のためのプロセス技術の開発を通して、材料科学の深化を目指すと共に、実用性に秀でた材料の創製を行っています。具体的には高強度・耐食に優れた鉄鋼材料（図1）や、超弾性・低弾性率に優れたチタン合金の材料開発、さらにこれらの材料に二酸化チタンを複合化することで、光触媒による環境浄化や抗菌性などの機能を付与し、材料の高機能化を図っています。また二酸化チタン光触媒そのものの担持技術や機能改善などの研究にも取り組んでいます。チタン合金の簡便なコーテイング方法である陽極酸化法の成膜条件を選択することで優れた超親水性をAir導入後 UV照射
Intensity / arbitary units

当部門では、金属と化学のそれぞれの専門性を活かし、環境・生体をキーワードとした構造および機能性材料の創製に取り組んでいます。材料創製・機能評価・分析を一貫して行うことで、全体を俯瞰できる質が高く効率の良い研究に努めています。

示すことが明らかになり、表面分析からこの原因は水酸基が最表面に吸着し易い構造になることがわかりました（図2）。

新素材創製部門

金属と化学の協合による新材料創製

究極のナノインプリント用金属材料
金属ガラスを用いると、ナノメートルオーダーの形状転写加工、トランスファープレス加工、ナノインプリントが簡単に出来てしまいます。
下図（図2）は、太陽の光を赤・緑・青の光の波長に分離する反射型分光板で、上段に金型、中段にプレス加工品、下段にその電子顕微鏡写真を示しました。市販品は成形した薄いプラスチック板が変形しないように厚いガラスブロックに貼り付けられていますが、下図のものは厚さ0.1mmで、高温でも液中でも酸化雰囲気中でも使えます。ナノ量産加工によって新しい機能を生み出すことが出来る究極の金属材料、それが金属ガラスなのです。

図２) 金属ガラス
製反射型RGB分
光板(a)Ni電鋳金型(b)金型成形により製作されたPt基金
属ガラス製分光板(c) （ｂ）の走査電子顕微鏡写真

新規な耐熱材料の開発は省エネルギーを通じて地球温暖化を抑制するために必要とされる21世紀のキイテクノロジーの一つと言われています．最近の内外の精力的な研究により、それまで問題であった脆性が克服され、延性と強度を兼備した高温構造用金属間化合物が開発されるようになってきました。
ミクロ組織

引っ張り強度 (MPa)

図２） Ni基
超超合金製ジェットエンジン用タービンブレード試作品。

1000

ナノ組織

関西から新規耐熱材料関連産業創出を

L12

これらの成果を軸に、金属系新素材に関して蓄積されている大阪
府内外の産学官の知的・技術的資200μm源と産学連携を結集して、次世代型耐熱材料の実用化を図るための
図１） 構成相を全てNi基の金属間化合物とし，さらに超 基盤技術（溶解・鋳造、熱処理、塑
微細に２重複相組織化することで，組織安定性に優れ性加工、研削・切削加工、表面た新規の超合金組織を創製。
処理等）と活用
超・超合金技術を開発する
超・超合金（鍛造材）（一方向凝固材）ことを目指していカーバイドInconel X750
ます。
L12＋D0２２

Hastelloy X

カーバイド

500
Inconel 600

図４） Fe3Alマトリック中に粗大なカーバイドを分散させ、塑性加工後の再結晶発生サイトを多くすることにより、組織を微細にして高温強度を上げることができます。

再結晶粒
05001000

再結晶粒

温 度 (K)

高杉隆幸 教授・小林 覚 助教

当部門では、高温で優れた力学（高強度・高靭性）・化学（耐酸化・腐食）・物理（低比重・高融点）特性を有し、さらに、製造性、省資源、省エネ
ルギーに特段の優位性をもつ革新的次世代型耐熱材料（熱エネルギー変換材料、航空・宇宙材料、自動車エンジン関連材料、高温プラント材料、耐熱工具等）を、新規な合金設計と組織制御により創製しております。

1000°C付近まで使用可能なNi基金属間化合物（Ni基超・超合金）(図１～３)、800°C付近まで使用可能なTi-Al基金属間化合物、さらには、600°C付近まで使用可能なFe-Al基金属間化合物（Cr代替耐熱ステンレス鋼）（図４）等の研究開発をおこなっています。

新 素 材 加工 部 門

省エネルギーに貢献する次世代型耐熱材料

図３） Ni基超超合金の高温引張り強度特性。
高温域ほど従来超合金より高い。

一般に材料の開発は (1) 物質合成 - (2) 特性評価
- (3) 構造解析というサイクルを繰り返すことにより進められます。
例えばマグネシウムを基にした軽くて強い合金を作成する場合、まず鋳造や熱処理により素材を作成し、次に強さや耐食性など求められている特性を評価します。通常はここで終わることも多いのですが、なぜこのような特性が得られたかを考え次の合金設計に反映させるためには (3) の構造解析のステップも欠かせません。
私たちの研究室では透過電子顕微鏡などの解析機器を駆使することにより軽量高強度材料、アモルファス・ナノ材料、半導体といった我々の社会に必要不可欠な材料の組織と構造を原子配列にまで遡って解明することを目的としています。

今野豊彦 教授

図１） アルミニウム-銅時効析
出合金の高分解能電子顕微
鏡像。
白いコントラストが銅原子を表している。このようにマトリック
スのアルミニウムと整合性よく銅原子が析出することにより機械的強度が増している

先端分析研究部（兼担）

原子の織りなす世界を観る

例えばアルミニウムがホイルのように柔らかかったり、サッシのように硬かったりするのは同じ
アルミニウムも後者では溶けきることのできなかった異種原子が規則正しく配列しているからなのです（図１）。
このように異種原子が時間とともに析出する現象
は時効析出と呼ばれて
図２） 気相法で作成したコバルト
おり、我々の身の回りの微粒子：通常の六方晶（hcp）から立方晶（fcc）にサイズを小さくする
様々な材料に機械的強ことにより変化している。
度を与える代表的な手法です。
また磁石が安定な磁石として機能するかどうかということも結晶構造や（信じられないかもしれませんが）大きさそのものに依存しています。
たとえばコバルトと呼ばれる古くから強磁性体として知られている金属ではサイズを小さくすると六方晶から立方晶にその構造が変わり（図２）、そのことによって磁石になりやすい方向そのものが変化してしまいます。
私たちの研究室ではこのようなことを一つ一つ原子レベルで確かめることにより新しい材料が効率的に誕生することのお手伝いをしています。

News Letter 2007 Spring Vo.1

3

Yasunori Saotome
B型・魚座

1981年 東北大学大学院博士前期課程修了。
新日鐵、米国スタンフォード大学（Ph.D., 1993）、東北大学
金属材料研究所、大阪府立大学を経て、2006年4月より現職。

1986年 東北大学大学院博士後期課程修了。
博士（工学） 。
新日鐵、英国ケンブリッジ大学、東北大学金属材料研究所を経て、2006年4月より現職。

1975年 早稲田大学大学院修士課程修了。
三菱電機、工学博士(1981年）、早稲田大学、群馬大学工学部教授を経て、2006年10月より現職。

（専門）
構造組織解析
透過電子顕微鏡（専門）
金属材料学、組織制御
状態図、結晶方位解析

（専門）
金属ガラス
マイクロマシン材料

NewsLetter

早乙女康典 教授

Naoya Masahashi
A型・乙女座

世界三大古墳に数えられる仁徳天皇陵を有する百舌鳥（もず）古墳群。
その古墳群にある御陵山古墳と西高野街道の間に金研大阪センターは位置しています。この歴史豊かな環境から産業界の未来へと金属の新素材を企画・創製・製造・加工し、大阪産業発展のため、ひいては日本の金属素材産業の活性化と学術研究発展のために取り組んで参ります。
東北大学金研大阪センター事務局

小林 覚 助教

水越克彰 助教

Takayuki Takasugi
A型・天秤座

Satoru Kobayashi
AB型・射手座

Yoshiteru Mizukoshi
A型・水瓶座

1975年 東北大学大学院博士課程修了 。
東北大学金属材料研究所助手、助教授、大阪府立大学工学部教授を経て2006年4月より
現職 ・ 東北大学金属材料研究所併任教授。
（その間、米国ペンシルバニア大学客員研究員、米国オークリッジ国立研究所招聘科学者）（専門）
組織制御、金属間化合物
塑性加工、材料の力学特性

1997年 大阪府立大学大学院博士前期課程修了。
日本触媒、大阪府立大学大学院博士後期課程(2000年、博士（工学））、大阪府立工業高等専門学校、長崎大学を経て2007年1月より現職。

2002年 東京工業大学大学院博士後期課程修了。
博士（工学）。
NIMS、マックスプランク
鉄鋼研究所(ドイツ)を経て2007年1月より現職。
（専門）
材料組織学、耐熱材料、鉄鋼材料

アクセス
大阪府立大学 / 中百舌鳥（なかもず）キャンパス 産学官連携機構8F（C10棟）（キャンパス内南東に位置する8階建の1番高い茶色の建物）◇南海高野線「白鷺（しらさぎ）駅」下車。
南西へ約900m ・ 徒歩約10分。

東北大学 金属材料研究所
附属研究施設大阪センター
仙台サテライトオフィス

高杉隆幸 教授

大阪センター秘書
今井涼子 - Ryoko Imai 大阪センター仙台サテライトオフィス秘書
菅原美織 - Miori Sugahara -◇南海高野線「中百舌鳥（なかもず）駅南出口」、地下鉄御堂筋線「なかもず駅5番出口」下車。南東へ約2km ・ 徒歩約20分。

（専門）
無機材料化学
超音波化学（詳しくは大阪府立大学HPをご参照ください）

http://www.osakafu-u.ac.jp/access/index.html

大阪府
東北大学

東北大学金属材料研究所

金属材料研究所

附属研究施設大阪センター
仙台サテライトオフィス

東部大阪エリア中小企業群

人材派遣

革新的産業基盤材料開発のためのナノ金属材料に関わる学術研究の実施（金属工業企業5,400社）

共同プロジェクト
提案

クリエイション・コア東大阪

情報交換

共同プロジェクト提案

センター長

人材派遣
技術提供

研究スペース提供

project

産業技術総合研究所

情報交換

新素材創製

新素材製造

新素材加工

教授（主任研究員）
助教（研究員）教授（主任研究員）
助教（研究員）教授（主任研究員）
助教（研究員）

新素材
企画部

大阪府立大学

リエゾン担当（教授・ｺｰﾃﾞｨﾈｰﾀｰ）
連携
共同研究

研究拠点 ： 大阪府立大学 産学官連携機構内 金研大阪センター
相談窓口 ： クリエイション・コア東大阪サテライトオフィス支援業務 ： 仙台サテライトオフィス

大阪府立大学
金属系新素材研究センター

産学官連携機構
工学研究科
マテリアル
工学分野

運営支援

運営資金

編集後記

東北大学金属材料研究所

私共、金研大阪センターが文科省の広域連携事業として立ち上がってから瞬く間に一年が過ぎました。この間、大阪府商工労働部、大阪府立大学、クリエイションコア東大阪など様々な機関の方々からの暖いご支援を受け、組織としてやっと独り立ちできる段階になってきました。このニュースレターはそういった意味で小さな一歩に過ぎないかもしれませんが、私たちにとって新たな展開の始まりです。平成１９年度の我々の目標はこれまで培われてきた関西の企業の方々との連携を実質的なものにスケールアップし、「やはり大阪センターが来てよかった」とおっしゃっていただけるような結果を一つでも多く出すことです。
今後ともどうかご指導ご鞭撻のほどよろしくお願いします。
大阪センター・センター長

今野豊彦

http://www.imr.tohoku.ac.jp/jpn/index.html
編集・発行
附属研究施設大阪センター〒599-8531 大阪府堺市中区学園町1-2大阪府立大学 産学官連携機構8F
TEL 072-254-6372 FAX 072-254-6375
Email imrosaka@imr.tohoku.ac.jp

大阪センター仙台サテライトオフィス〒980-8577 宮城県仙台市青葉区片平2-1-1
TEL 022-215-2124 FAX 022-215-2126

クリエイション・コア東大阪〒577-0011大阪府東大阪市荒本北50-5 (南館2F-2207室)
TEL/FAX 06-4708-3550

発行元：東北大学金属材料研究所 附属研究施設大阪センター / 仙台サテライトオフィス

正橋直哉 教授

Toyohiko Konno
B型・蟹座

平成19年4月1日発行

今野豊彦 教授