日本金属学会会報

昭和38年 6 月 6 日第 3 種郵便物認可・平成26年 9 月 1 日発行（ 毎月 1 回 1 日発行）

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53

ミニ特集「材料科学における第一原理計算の進展」

講義ノート 〜スピノーダル分解、析出粒子の形状と配向〜

MTERE2 53（9）393〜448（2014）2014
http://jim.or.jp/

Vol.53 No.9 ISSN 1340-2625

http://www.jim.or.jp/journal/m/（←まてりあ記事オンライン）

http://www.jim.or.jp/journal/m/

2014
Vol.53
No.9◎

会告原稿締切毎月 1 日

翌月号(1 日発行)掲載です．
支部行事shibu＠jim.or.jp
本会記事stevent＠jim.or.jp
掲 示 板materia＠jim.or.jp

ミニ特集「材料科学における第一原理計算の進展」
企画にあたって上杉徳照 ……………………………………………………………………………393

スピノーダルオーダリングの第一原理計算

毛利哲夫 ……………………………………394

全電子混合基底法プログラム TOMBO を活用した材料科学
佐原亮二

小野頌太

大野かおる………………………………………………………………………400

局所エネルギー・局所応力の第一原理計算法開発と材料界面への適用
香山正憲

田中真悟

椎原良典…………………………………………………………………………405

第一原理計算の固溶体合金への展開

上杉徳照

東

健司 …………………………………410

材料解析における ELNES/XANES の第一原理計算
溝口照康
講義ノート

栃木栄太

柴田直哉

幾原雄一

松永克志………………………………………………414

材料の組織形成とその理論―第 2 回―～スピノーダル分解，析出粒子の形状と配向～
宮崎

亨……………………………………………………………………………………………………419

スピノーダル分解の線形および非線形理論による解析および析出粒子の形状と配向の原因について説明する．

新進気鋭

カーボンナノファイバー強化アルミニウム基複合材料の作製法と機械的性質
小川文男……………………………………………………………………………………………………427

はばたく

鉄鋼材料研究との出会いと今後

本会記事

会告 ………………………………………………433

次号予告 …………………………………………442

支部行事 …………………………………………436

材料系学協会情報コーナー ……………………442

掲示板 ……………………………………………437

行事カレンダー …………………………………443

新入会員 …………………………………………440

訂正 ………………………………………………447

会誌・欧文誌 9 号目次 …………………………441

書評 ………………………………………………447

別冊付録

菊月まゆ子 …………………………………………………432

2014年秋期講演大会プログラム

会誌・欧文誌の投稿規定・投稿の手引・執筆要領，入会申込書，刊行案内はホームページを参照下さい．
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表紙デザイン北野玲

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1

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企画にあたって
上

.

は じ

め

杉

徳

照

に

ミニ特集「第一原理計算手法による材料物性研究」が上梓されたのは 16 年前の 1998 年である．それ以降，他学会などでも第一原理計算に関する多くの特集記事が組まれている(1)(4) ．本特集は特に「まてりあ」の読者に関係の深い材
料科学の話題について，金属学会で活躍しておられる研究者に，材料科学の観点から全体感を保ちつつ最新状況を紹介した解説を執筆して頂くべく企画した．
第一原理計算を取り巻く環境は 1998 年から大きく変化しており，計算機のハードと計算技術のソフトが両駆動輪となって，第一原理計算の材料科学における応用範囲は飛躍的に拡大している．図は材料科学分野における第一原理計算に関連した論文数の推移を示したものである．文献データベー

図1

材料科学分野における第一原理計算に関連した
論文数の推移．

ス( Scopus )を用いて，材料科学分野で第一原理計算に関する報告が多い雑誌の順に Comput. Mater. Sci., J. Alloy. Com-

躍されている．これらの拠点が上手く実効性を発揮すれば，pd., Acta Mater., Mater. Trans. の 4 誌について題目，キー

金属学会において本研究分野が再び隆盛する日も近い．

ワード，抄録に ab initio または first principleを含む論文数

本特集は第一原理計算の研究に携わっている研究者はもちの推移を調査した．外国雑誌の 3 誌では論文数が飛躍的にろんのこと，これから第一原理計算の研究を始めたいと考え増加しており，増加傾向が現在も継続している．しかしている研究者の本研究分野への参画の一助となり，金属学会

Mater. Trans. については2004年から論文数がピークアウト

において第一原理計算を用いた材料科学研究がより発展するしている．その原因はこの分野における国内研究者が伸び悩ことを期待したい．

んだためと考えられる．あるいは国内研究者が発表の場を外

本企画の立案に際してご協力頂いた田中功先生(京都大学)

国雑誌あるいは物性科学や分子科学の雑誌に移したとも考えおよび第 5 分科グループ 1 の皆様にはこの場を借りて厚くられる．いずれにせよ，材料科学における第一原理計算は国御礼申し上げます．また，忙しい中，執筆をお引き受け下さ際的には隆盛期にあるのと対照的に金属学会においては停滞った先生方にあらためて御礼申し上げます．

文

期にある．
このような状況にあって国内では反転攻勢のための拠点づくりが進められてきた．金属学会では「計算材料科学研究会」( 2012 年 2 月終了)が活発に活動し，そのメンバーの多く

献( 1 ) 吉田 博固体物理，39(2004), 705.
( 2 ) 森川良忠表面科学，28(2007), 127.
( 3 ) 寺倉清之日本物理学会誌，64(2009), 241.
( 4 ) 小野寺秀博，阿部太一金属，80(2010), 3.

は，神戸のスーパーコンピュータ「京」設置を契機として設★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

立された計算物質科学イニシアティブ(CMSI)やその材料科

2005年 大阪府立大学大学院工学研究科博士後期課程修了
同年 大阪府立大学大学院工学研究科 助手，助教
2013年 現職
専門分野計算材料科学◎主に第一原理計算に基づいた構造材料の合金設計の研究に従事．

学拠点である計算材料科学研究拠点(CMRI)おいても活躍しておられる．また，CMSI などのインフラストラクチャーや
コミュニティがまとめられた拠点があるだけでなく「元素戦略プロジェクト〈研究拠点形成型〉」のように計算と実験が連携する拠点が形成され，金属学会からも多くの研究者が活★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
上杉徳照

大阪府立大学大学院工学研究科講師(〒599
8531 堺市中区学園町 11)
Preface for Special Issue on Progress of Firstprinciples Calculations in Materials Science; Tokuteru Uesugi (Department of Materials
Science, Graduate School of Engineering, Osaka Prefecture University, Sakai)
Keywords: first principles, ab initio, materials science, electronic structure calculations, density functional theory
2014年 7 月22日受理[doi:10.2320/materia.53.393]

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japanスピノーダルオーダリングの第一原理計算毛利哲夫やすいが，系の原子配列は決して濃度のみの関数では書き表

.

諸

言

すことはできない．例えば二元系合金を例にとったとき，同一の濃度であっても原子間相互作用エネルギーにより系は相一般に，合金の相平衡の第一原理計算とは相平衡状態図の分離や規則相，固溶体など異なった原子配列をとり，これら第一原理計算を指しており，そこで問題にされるのは，変態を濃度 x のみで区別できないことは自明である．多様な原子

温度や相境界線の実験結果との一致/不一致である．多くの配列を区別するためには，隣接する原子の情報，第二近接に相平衡に関する計算は自由エネルギーの最小値を求める平衡ある原子の情報，さらに離れた位置にある原子の情報，さら状態図の計算に終始しているが，一本の信頼し得る自由エネには，多種多様なクラスター上の原子配列の情報を表現する

ルギーは系の豊饒な情報を含んでおり，二階微分をとること必要がある．そして，これらの原子配列の情報は，一般にはにより系の安定性の情報をも抽出し得る．但し，この場合の相関関数 ji, j (2)(6)を用いて書き表すと便利である．ここで，安定/不安定とは，他の相(競合相)との間での相対的( rela-

i は原子対(二体クラスター)，三体クラスター等のクラスタ

tive )な安定性ではなく，揺らぎに対する単相の intrinsic なーを区別し， j は，同じ i 個の原子からできているクラスタ

安定性である．

ーの異なった形状や距離を区別するものとする．例えば，

いま，内部エネルギーを U とし，これがエントロピー S

j2,1 は最近接対クラスターであり， j2,2 は第二近接対クラス

や体積 V ，粒子数 N のような示量変数の関数で与えられる

ター， j3,1 は正三角形の三体クラスター， j3,2 を二等辺三角

とき，U＝U(S, V, N)を fundamental equation(1)といい，系

形状の三体クラスター…のように定義する．

の熱力学性質を全てこの一本の方程式から導くことができ

このとき，系の自由エネルギーは，る．例えば，T, p, m を，それぞれ温度，圧力，化学ポテン

F＝F(j1, j2,1, j2,2, j2,3,…,j3,1, j3,2,…)(1)

シャルとしたとき，これらは &U /&S＝ T, &U/&V ＝－ p, &U /のように相関関数の多価関数として記述できる．ここで j1&N ＝ m のように一階微分から導かれる．言うまでもなく，は一体の相関関数(点相関関数)であるが，これは濃度と等価

これらは平衡状態の議論である．これに対して，二階微分をである．さらに，下付き記号の煩雑な記述を避ける為に，考えてみることにする．&2U/&S 2＝&T/&S であるが，この値

j2,1 を j2 ， j2,2 を j3 ， j2,3 を j4 …というように通し番号で記が正であるとは，熱(S)が流入すると系の温度が上昇するこ

述すると，式( 1 )はさらに，とを意味する．同様に， &2U / &V 2 ＝－ &P / &V であるが，こF＝F(j1, j2, j3, j4,…jn, jn＋1,…)＝F({jj})(2)

れが正のとき，系に圧力が加わると体積が減少することがわのように書き表される．但し，温度や圧力は一定ということ

かる．熱の流入(流出)に対して系の温度が下(上)がったり，を仮定しており，上の自由エネルギー式に陽には記述してい圧力の印加(除荷)に対して系の体積が増大(減少)すれば系はないことを再度述べておく．

不安定となる．我々の日常ではこのようなことは起こらな

では，このような相関関数{ji}に関する自由エネルギーのい．このように，これらの熱力学関数の二階微分量は系に加二階微分 &2F / &ji ･&jj やその逆数が物理的にどのような意味

わる一般的な力に対する安定性を示すものであり，&2U/&S 2を持つのかこれが本稿の主題であり，スピノーダルオーダ

は熱的安定性の，そして &2U / &V 2 は機械的安定性の目安をリング(7)(10)なる概念を導く．そして，相境界線に加えてス与える．

ピノーダルオーダリング線や散漫散乱強度などを第一原理か

さて，自由エネルギー F を濃度 x の関数とすると，二階ら算出する．筆者は， Fe Ni ， Fe Pd ， Fe Pt 系を中心に

微分 F″は濃度 x の揺らぎに対する系の安定性の指標を与え，

L10 disorder に関する相平衡(11)(14) ，スピノーダルオーダ

F″＝0 はスピノーダル分解の条件であることはよく知られてリング，散漫散乱強度の第一原理計算を進めてきたが，特にいる．F を濃度 x のみの単価関数とすると数学的に取り扱い

FePt 系(15)を中心にして計算結果を紹介する．

東北大学金属材料研究所教授(〒9808577 仙台市青葉区片平 2
11)
Firstprinciples Calculation for Spinodal Ordering; Tetsuo Mohri (Institute for Materials Research, Tohoku University, Sendai)
Keywords: spinodal ordering, cluster variation method, diffuse intensity scattering, concentration wave, ordering wave
2014年 5 月17日受理[doi:10.2320/materia.53.394]

ミ ニ 特 集

まずスピノーダルオーダリングの計算に先立って，相平衡の第一原理計算を行うが，これについては既に多くの文献で詳述(11)(16) しており，ここでは詳細は述べない．クラスター展開法(17)で内部エネルギーを記述し，クラスター展開の基になる規則相(および純金属)の全エネルギー(あるいは生成 エ ネ ル ギ ー ) は 原 子 間 距 離 の 関 数 と し て spin polarized〈Dfp･Dfq〉exp (ik･(Rp－Rq))
＋N∑
q

＋i･∑
∑fp･fq･k･(Rp－Rq)･exp(ik･(dp－dq))
p

－

q

1
∑fp･fq･[k･(dp－dq)]2･exp(ik･(Rp－Rq))2∑
p q

FLAPW (Full potential Linear Augmented Plane Wave)(7)

法(18)によって求め，さらに温度依存性を導入する為に準調と書きなおすことができる．ここで N は全格子点数であ和近似の範囲で DebyeGr äuneisen 理論(19)を用いた．又，エる．式( 5 )の第 1 項が式( 7 )の最初の 2 つの項に分離さン ト ロ ピ ー に は ク ラ ス タ ー 変 分 法 ( Cluster

Variation

れ，第一項は Bragg 反射を，第二項は原子配列の揺らぎに

Method; 以 下 CVM )(5)(20)(21) の 四 面 体 近 似 式 ( tetrahedron

伴う散漫散乱強度を与えることが分かる．この第二項こそがapproximation )(22)を用いた．与えられた温度 T の下で，自短範囲散漫散乱強度である．このような定式化によって，原

由エネルギーを相関関数{jm}と原子間距離 r によって極小化

子配列の揺らぎと散乱強度の関連を把握することができよう．

することにより系の平衡状態を決定した．

しかし，我々の目的は結晶学的な立場ではなく，自由エネ
ルギーを介して相平衡，揺らぎ，そして散漫散乱強度を統一.

スピノーダルオーダリングの第一原理計算的に論じることである．そこでもう一度，自由エネルギー式( 2 )に戻る．いま，不規則相中の平衡状態における一様な系の原子配列や位置の情報を得るのに散乱実験が用いられ原子配列に何らかの要因で揺らぎが生じたとする．前節に記ることが多い．特に固溶体の原子配列の揺らぎに関する情報したように原子配列は一般に相関関数 ji で表すことができは，散乱因子の平均値からのズレを介して，以下のように短るので，ある格子点 p におけるこのような揺らぎを Dji ( p )範囲散漫散乱強度から導くことが可能である．

と書くことにする．相関関数に平衡状態からの揺らぎが生じると，これに応じて系の自由エネルギーにも揺らぎが生じ

一般に固溶体からの全散乱強度は
I＝∑∑fp･fq･exp (ik･(rp－rq))
p

(3)

q

と与えられる(23)(24)．ここで， fp( fq)と rp (rq )は格子点 p( q )に存在する原子の原子散乱因子である．原子の位置 rp(rq)がる．この揺らぎは，緒言で述べたように二階微分項で与えられるのでdF ＝ F － F 0

1
&2F)
Dji( p)･Djj( p′
∑
&
j
2∑
i･&jj
l,l ′p,p′(8)Bravais 格子点のベクトル Rp ( Rq )とそれからのズレ dp ( dq )と書き表すことができる(7)(10)(25) ．ここで， F0 は系の一様の和としては p と同じな平衡状態，即ち，揺らぎのない状態である．p′r p＝ R p ＋ d p( r p＝ R q ＋ d q )(4)く格子点を表す．このような揺らぎに対して上の二階微分量と与えることができる．式( 4 )を式( 3 )に代入し，指数関が正であるなら復元力が働くために系は安定であり，逆に負数項を第二項まで展開すると，I はであるなら揺らぎは増幅されて系は不安定となる．これは濃度揺らぎがスピノーダル分解を駆動する場合と同じである

I＝∑∑fp･fq･exp (ik･(Rp－Rq))pが，自由エネルギーは式( 1 )や( 2 )に示すように，一価関q＋i･∑∑fp･fq･k･(Rp－Rq)･exp(ik･(dp－dq))p－

数ではなく，相関関数の多価関数となっている．このような

q1∑fp･fq･[k･(dp－dq)]2･exp (ik･(Rp－Rq))
2∑
p q

(5)
となる．ここで第二項と第三項は，原子の局所変位のフーリ
エ変換を表しており，局所変位に伴う散乱強度を与える．
これに対して，Bravais 格子点上の原子配列に関する揺らぎは第一項を介して以下のように解析可能である．即ち，原子散乱因子は全格子点における平均値と各格子点における平均値からのズレの和として
fp＝〈 fp〉＋Dfp(6)のように書き表すことができる．〈〉は全格子点にわたる平均値を意味し，右辺第一項が平均値，第二項が揺らぎ(ズレ)である．ここで式( 6 )を( 5 )に代入すると，∑exp (ik･(Rp－Rq))

I＝N|〈 fp〉|2q

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japan

場合には，実空間の離散格子点で議論するよりも不規則相の並進対称性を考慮して，フーリエ変換を行って k 空間で議論するほうが見通しがよい．上式( 8 )の dF のフーリエ変換
を FT(dF)と書くと，FT(dF)＝

1( k)l (k)･DXl ′∑fll ′(k)･DX
2∑
l ,l ′ k(9)である．ここで fll ′(k )と DXl( k )は，それぞれ，式( 8 )の &2
F / &ji ･ &jj と Djl ( p )のフーリエ変換である．また， DXl (k )
は DXl(k)の共役複素数を表す．二階微分行列 fll ′(k)のエル
ミート性を用いるとこれを対角化することができ，FT(dF)＝∑∑Ll(k)･|DZl(k)|2
l

(10)

k

のように固有値 Ll ( k )を抽出できる．| DZl ( k )|は固有ベク
トルであり，以下に述べる規則波の振幅を与える．
ここで大切なことは，これまでの我々の物理的な描像は離散格子上での原子の配列を考えていたのであるが，原子配列

の情報を担う相関関数をフーリエ変換するということは，原子配列に波動の概念を導入することに等価である．すぐ後に述べるように，一つの規則相はある特定の結晶方向に一定の波長と濃度振幅をもって停在する波と考えることができる．
さらに，明快な周期性を持たずとも，結晶の中に何らかの原因で一様な濃度から変動が生じた場合にはこれをフーリエ波の重ね合わせで書き表すことができる．これが濃度波であり，上述のように一定の波長と濃度振幅をもって規則相を記述し得る特別な濃度波を規則波と称す．そして，このような描像では離散格子上の不規則規則変態とは，結晶格子の特定の方向に特定の波長で進行していく規則波の励起
増幅伝

図1

FePt 系の disorderL10 相境界線(実線)と〈100〉スピノーダルオーダリング線(点線)(15)．

図2

濃度50，special point(1,0,0)と(1, 1/2, 0)における短範囲散漫散乱強度の逆数の温度依存性．
縦軸の Inv. SROI は Inverse Short Rang Order
Diffuse Intensity の略である．単位は任意である(15)．

播の過程として捉えなおすことができ，この波の励起過程に対する安定性を示すのが固有値 Ll(k)である．高温状態の不規則相(固溶体)では全ての固有値は正であり，揺らぎに対して自由エネルギーは増大する為に復元力が働き系は安定である．これに対して温度が下がると固有値の一つが負になり(L0(k0)＜0)，系はこの負の固有値に対する波動ベクトル k0の励起と増幅に対して不安定となる．そして，この波動が伝播することで系の中に k0 で特徴付けられる規則的な原子配列が生じる．規則波と規則相の関連性は紙面の都合で詳述できないが， special points(26)(27) の概念に基づいて論じる必要があること，さらに，原子対有効相互作用エネルギーに基づく「基底状態の解析」(28)(30)と密に関連していることを指摘しておく．
ここまで述べてきたことをまとめると，系が自発的に安定性を消失する(揺らぎに対する不安定性)条件は，自由エネル
ギーの二階微分の行列の固有値が負になる条件から求めることができ，| fll ′(Ts, k0, C )|＝0

(11)を 満 た す 最 大 の 温 度 Ts が ス ピ ノ ー ダ ル オ ー ダ リ ン グ 温が精度の上昇につながっており，これが，積年の課題である度(7)(10)(15)である．

格子の局所緩和が導入されていないことから生じる不規則相

又，紙面の関係上詳細は省略するが，自由エネルギーの二階微分の行列の逆行列I(k)＝の過剰安定化に対する回避策の一つである(31)(32)ことを述べておく．

k B･ T － 1
f 11 (k)N(12)

式(12)は，
N･f11(k)＝は，式( 7 )第二項の短範囲散漫散乱強度 I(k)(Short Range

kB･T
I(k)

(13)

Intensity  以 降 SROI と 略 す ) を 与 えと変形できるが，図(15)に，kB･T/I(k)の温度依存性を 2 つる(8)(10)(15) ．上式( 11 )と( 12 )は，スピノーダルオーダリンの special points に対応する規則波 k〈100〉と k〈1 1/2 0〉対して

Order

Diffuse

グの温度に近づくと散漫散乱強度が k ＝ k0 の点において発プロットした．濃度は 50 である．両者は縮退しており一散することを示している．SROI は実験との比較において重本の曲線で表されるが， 0 に向かって減衰(強度 I ( k )は発要である．

散)していることがわかる．これは不規則相中に生じた無数の濃度波の中で，系は k〈100〉と k〈1 1/2 0〉の励起に対して不安

.

計 算

結

果

定となり， kB ･ T / I ( k )が 0 になる T ＝ 1400 K より温度が低下すると L10 規則相へと自発的に変態していくこと示して

ま ず ， Fe Pt 系 に 対 し て 計 算 し た disorder L10 状 態 図いる．ここには示さないが，他の規則波 k〈1/2 1/2 1/2〉や濃度を，図(15) に実線で再現した． 50 における変態温度( Tt )波 k〈0 0 0〉に対して同様な温度依存性を求めると，スピノーの実験値 1600 K を我々の第一原理計算では 1610 K というダルオーダリング温度 Ts に向かって非単調な変化や増大をように極めて高い精度で再現した．平衡状態図の計算精度にする．

ついては本稿の目的ではないので詳述しないが，格子振動の他の濃度でも T kB ･T / I ( k )のプロットによってスピノー効果を Debye Gr äuneisen model を介して導入していること

ダルオーダリング温度を決定することができる．これを結ぶ

ミ ニ 特 集図4

図3

温度 1650 K における k空間(001)面上における
短範囲散漫散乱強度分布(15)．

積 分 強 度 の 温 度 依 存 性 の CVM と Bragg Williams 近似(BW)の比較．濃度は50(33)．

ングの温度に向かって徐々に発散する．この発散がどの程度まで抑えられるかが自由エネルギーの信頼性の目安になるとと図 1 の状態図中に点線のような〈 1 0 0 〉スピノーダルオー

いってよいが，図(33) に示すのは Fe Ni 系の 50 におけるダリングの軌跡を書き表すことが可能となる．これの物理的計算結果である．温度軸はスピノーダルオーダリング温度で意味は以下のようなものである．相境界線とスピノーダルオ

規格化してある． Bragg Williams 近似(34) と比較すると，ーダリング線の間に急冷された不規則相は核発生―成長機構

CVM では明らかに発散が抑えられていることが確認できにより disorder L10 規則変態を行うのに対し，スピノーダ

る．又，CVM においても四面体近似から，さらに四面体―

ルオーダリング線よりも下の温度に持ちきたされた不規則相八面体近似(2)(4) に近似度を増大すると，より低温まで発散

は，〈 1 0 0〉規則波の励起増幅伝播の過程によって自発的が抑えられる(9)．このように積分強度の温度依存性を計算すに L10 規則相の形成に至る．自発的とは，核発生のエネルることで，用いた自由エネルギーの信頼性の目安を得ること

ギー障壁が存在しないということである．

ができる．

又，スピノーダルオーダリングの温度と変態温度の相対差から，規則不規則変態の変態次数に言及することができる．即ち，この二つの温度差が大きいときには変態は一次.

今後のスピノーダルオーダリングの第一原理計算に向けて( strongly first order )であり，接近してくると二次変態的になり( weakly second order )，そして，一致したときにエネ

さて，スピノーダルオーダリングの熱力学的な意味についルギー障壁なしに進行する二次変態となり，変態点は臨界点ては上の概説に示したとおりであるが， kinetics や dynam-(critical temperature)と称される．実際，長距離規則度の温ics の観点ではどのような意義を持つのであろうか

度依存性を計算すると，変態点で急激な変化が生じているこ(a)と(b)(35)(36)に示したのは濃度50において，不規則相を図

とを確認できる(15) ．これに対して， Fe Ni の Ni60 at でdisorderL10 よりも低い二つの温度に急冷し，保持したときは，低 Ni 側での 2 相共存(disorder＋L10)の相境界線が単一の長距離規則度の時間変化の計算結果である．この計算はクの 相 境 界線 に 収 斂し て 2 相 共 存 状態 が 消滅 す る ．こ の と

ラ ス タ ー 変 分 法 を 時 間 領 域 に 拡 張 し た 経 路 確 率 法 ( Pathき，スピノーダルオーダリング線も相境界線に一致し，二次Probability Method; 以下 PPM)(37)を用いたものであり，四変態であることを追証する(33)．

面体近似の計算であるが，電子状態の第一原理計算の結果は

図 2 に示したのは単に special point に対する強度分布の導入されていない．従って，温度は最近接対有効相互作用エ

みであるが，これを全 k 空間に拡張したものが短範囲散漫

ネルギー v2,1 で規格化されており，変態温度は kB･ Tt /v2,1 ＝散乱強度である．図(15) に， Fe Pt 系の濃度 50 に対する

1.89，スピノーダルオーダリング温度は kB･Ts/ v2,1＝ 1.63 で温度 1650 K での k空間の(001)面上における散漫散乱強度ある．又，(a)に対応するのは規格化温度 1.80で，相境界線の計算結果を示した．最大強度が，( 1,0,0 )から( 1, 1 / 2, 0 )とスピノーダルオーダリング線の中間に位置し，もう一つのに〈 0 1 0 〉方向に沿って出現することがわかる．この意味は(b)は1.60で，スピノーダルオーダリング温度よりも低い温

原著論文(15)に詳しい．

度である．(a)では，急冷後の時間 0 に，付加的な化学ポテ

最後に第一 Brillouin zone における積分強度の温度依存性

ンシャルを印加することによって長距離規則度に揺らぎを与について言及する．積分強度は自己相関関数に等しく，従っえている．(a)には二本の時間依存性が示されているが，揺て，濃度が一定のときには積分強度は温度によらず一定の値

らぎが小さい場合には時間と共に系の長距離規則度は 0 にに保たれる．しかし，いかなる自由エネルギーも近似を用い減衰し，ある臨界値以上の揺らぎが与えられた時に長距離規ているために積分強度は保存されず，スピノーダルオーダリ

則度は増幅し，有限の値に向かって増大して飽和することがま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japan




図5

規格化温度1.80(a)と1.60(b)における長距離規則度の時間依存性の経路確率法に依る計算．横軸の時間は spin
flipping probability で規格化している．変態温度は1.89，スピノーダルオーダリング温度は1.63である(35)(36)．

図6

フェーズフィールド法によるスピノーダルオーダリングよりも高い温度((a))と低い温度((b))での長距離規則度(2 乗値)の時間・空間発展過程の計算(38)．

わかる．この飽和値は，CVM を用いて温度1.80に対して独に絶対値を与えるためにも，素過程の理論(39)の拡張が必須

立に計算した平衡状態の値であることを確認している．これである．これは今後に残された課題である．

に対して，図(b)では揺らぎが存在しなくとも長距離規則度

さらに，原子変位の揺らぎによる散漫散乱は式( 7 )の第は増幅し，温度1.60の平衡値に収束することを示している．

三項，第四項で与えられることを述べた．既に，連続変位ク

つまり，これらの計算結果は，前述した核生成による dis-

ラ ス タ ー 変 分 法 ( Continuous Displacement CVM;

order L10 変態(図( a ))とスピノーダルオーダリングによる

CDCVM)(40)と組み合わせ，算出した局所変位を上式に導入

それ(図( b ))を， kinetics の立場から明らかにしたものであすることで原子変位による散漫散乱スペクトルの計算を遂行る．

している(41) ．しかし， CDCVM では，異なった位置に局所

次に，フェーズフィールド法( Phase Field Method; 以下

変位した原子を，Bravais 格子点上に存在する異なった原子

PFM)と組み合わせることで，空間的な長距離規則度の発展種として捉え， rigid な格子(但し，一様な変形は許す)上の過程を計算した結果(38)を図の(a)と(b)に示す．それぞれ(超)多元系の原子配列の問題に還元することが可能である．

の矢印の方向が時間発展の方向に対応する．核生成過程でこのことは，変位による揺らぎを(超)多元系におけるスピノ

は，(a)に示すように局所的に長距離規則度の高い部分が生ーダルオーダリング，散漫散乱の問題に還元できることを意

成され，それが時間と共に空間に広がって行くのに対し，ス

味しており，濃度波，規則波に加えて，新たに格子波の概念

ピノーダルオーダリング(図(b))では，空間的に一様に規則に到達する．今後の理論の進展が待たれる．

化が進行していく様子がわかる．
このように，スピノーダルオーダリングの kinetics や dy-

文献namics は，明らかに核生成による規則化とは異なった時間

発展過程を示す．スピノーダルオーダリングの材料開発への応用は筆者の知る限り未踏の状態である．今後の展開が期待される．但し，上に記したように， PPM や PFM の計算には電子状態の計算は導入されていない．又，kinetics を論じる場合には，スピンフリッピング，直接交換，空孔機構等の原子拡散の素過程に応じて計算結果は影響を受ける．時間軸

( 1 ) H. B. Callen: Thermodynamics, John Wiley & Sons, Inc.
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( 38) 大野宗一北海道大学大学院工学研究科博士論文，( 2004 )，Ph.D dissertation, Graduate School of Engineering, Hokkaido
University (in Japanese).
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(41) T. Mohri: Int. J. Comp. Mat. Sci. Eng., 1(2012), 1250018.
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
1982年 カリフォルニア大学 バークレー校 Ph.D コ
ース修了
1996
2013年 北海道大学 大学院工学研究院 教授
2013年 4 月現職
専門分野計算材料科学，材料数理学★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

毛利哲夫




全電子混合基底法プログラム
TOMBO を活用した材料科学
佐 原 亮 二 小 野 頌 太1) 大野かおる
2)

.

は じ

め

に

全電子混合基底法プログラム TOMBO ( TOhoku Mixed Basis Orbitals abinitio program)は，「全電子混合基底法」に基づいた第一原理計算プログラムである． TOMBO は，
東北大学金属材料研究所川添研究室において，川添良幸・現
東北大学名誉教授と，当時助教授であった大野かおる・現横浜国立大学教授が中心となり，理論の構築からコード化までを一貫して開発している，数少ない純国産の第一原理計算プ
ログラムのひとつである(1)．
混合基底法とは，原子に局在した原子軌道関数( atomic
orbital, AO ) と 空 間 的 に 一 様 に 広 が る 平 面 波 ( plane wave,
PW )の重ね合わせで一電子波動関数を記述する手法である

図1(式( 1 ))．本手法を全電子に拡張することで，内殻電子か

TOMBO における一電子波動関数の記述．

ら価電子までの全電子状態を記述することが可能である．図シュを用いて球ベッセル関数を含む数値積分で精度よく

に，本手法による一電子波動関数の記述を示す．

C l(r)＝∑cGl
G

e

iG･r

V




j nlm

l
＝∑cGl|G〉＋∑∑cJnlm|FJnlm〉
G

求めている．

l＋∑∑cJnlm
FJnlm(r－Rj)

(1)

j nlm

ここで右辺第一項は平面波，第二項は原子軌道関数である．本手法には以下のような特徴がある．









互いに重なり合わない原子球の中でのみ値をもつ原子軌
道関数を使用するため，隣接原子間の原子軌道関数同士の重なり行列の評価が必要なく，基底関数重ね合わせ誤差がない．また，オーバーコンプリートネスの問題も起こりにくい．

基底関数の数が大幅に減少する．例えば炭素系では，約

本稿では紙面の都合上， TOMBO を用いたこれまでの数

7 Ry の平面波のカットオフ・エネルギーで分子動力学

多くの材料研究の中から，時間依存密度汎関数理論( Timeをおこなえる．これに対して，従来の擬ポテンシャル法

dependent density functional theory, TDDFT)に基づいた，では40 Ry 程度必要であった．

新規エネルギー材料の理論設計に関する電子励起ダイナミッ

芯 電 子 軌 道 の 原 子 軌 道 関 数 に は 原 子 の Herman 

ク ス シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 研 究 を 2 件 紹 介 す る(2)(3) ． ま た

Skillman コードなどで正確に計算された数値原子軌道

TOMBO がより広い分野に幅広く応用されるようにするたを使用するので，芯電子状態を正確に取り扱うことがでめ，現存する幾つかのバージョンを統一し，使用法の簡略化

きる．

を進めている．ここでは，その新バージョンに小野らにより

原子軌道関数と平面波の重なりについては，角度方向に追加された高速化手法について紹介する(4)．

ついては解析的に評価し，動径方向については対数メッ
独 物質・材料研究機構 元素戦略材料センター構造材料ユニット組織設計グループ主幹研究員(〒3050047 つくば市千現 121)
横浜国立大学大学院工学研究院知的構造の創生部門 1)研究員 2)教授
Materials Science Using All Electron Mixed Basis Program TOMBO; Ryoji Sahara, Shota Onoand Kaoru Ohno(National Institutefor Materials Science, Research Center for Strategic Materials, Tsukuba.Department of Physics, Graduate School of Engineering,
Yokohama National University, Yokohama)
Keywords: first principles calculation, all electron mixed basis approach, time dependent density functional theory, organic thin film solar cell,hydrogen storage materials, Chebyshev polynomial
2014年 5 月31日受理[doi:10.2320/materia.53.400]

ミ ニ 特 集.

Zn フタロシアニンと C60の電荷分離機構

近年，有機薄膜太陽電池が注目を集めている．これは，光を吸収する有機分子を電子給与体とし， C60を電子受容体とするものである．電子給与体にはフタロシアニンやポルフィ
ニンなど，光捕集性デンドリマーのコア分子としての役割を果たす分子が例として挙げられる(5)(7)．ここでデンドリマ
ーとは，樹枝状の構造を持つナノメータースケールの分子である．中でも，光捕集性デンドリマーは，デンドリマー側鎖で光エネルギーを吸収して，そのエネルギーがコアに移動するという光捕集機能を有している(8)(9)．
有機薄膜太陽電池の研究において，エネルギー変換効率の向上は大きな目標のひとつである．そのためには，電子給与体の光の吸収効率がひとつの課題となるが，電子給与体に側鎖を付加して光捕集性デンドリマーとすることで光吸収バンドを広げることが可能となり，エネルギー変換向上が期待される．
本稿では， TOMBO を用いた p 共役デンドリマーの電子ダイナミックス計算(2)(10) のうち，オリゴフェニレンビニレン(OPV1)を修飾した Zn フタロシアニン(ZnPc)の光捕集機能と C60への電荷分離機構の TDDFT 電子励起ダイナミック
ス・シミュレーションについて紹介する(2)．

図2( a )は ZnPc と C60 から構成される系．( b )基底状
態における HOMO LUMO 近傍のエネルギー準位と各準位の波動関数．( c )ZnPc LUMO の電子波束に占める各固有状態の割合の時間変化．( d )各準位の波動関数． Zn フタロシアニン(ZnPc )のエキシトンは C60 に電子を分離し，電荷分離が起こることが分かる．

なお，本研究では，電子系は時間依存密度汎関数理論により扱った．一方，原子核系については Newton 方程式により扱った．時間依存 KohnSham(TDKS)方程式は&i Cj (r,t)＝H(t)Cj(r,t)&t

り高いエネルギーレベルに移動する．
(2)

で与えられる．ここで H ( t)は電子系のハミルトニアンであ

次に ZnPc の HOMO から LUMO へ電子を選択的に励起さ せ た 状 態 か ら TDDFT 計 算 を お こ な っ た ． 図 2 ( c ) に
ZnPc LUMO の電子波束に占める各固有状態の割合の時間

り， Cj ( r,t )は j 番目の準位の電子波束である．電子波束 Cj

変化を示す．時間発展により ZnPc と C60 の重ね合わせにな(r,t)はっていることが分かる．また，図 2(d )に各準位の波動関数
H(t)qk(r,t)＝ek(t)qk(r,t)(3)

を示す．これらより， ZnPc の電子を選択的に励起させることで，ZnPc から C60への電子の移動が起きているといえる．

を満たす固有状態によりCk(r,t)＝∑cjk(t)qk(r,t)(4)

k

ZnPc を StarShaped Stilbenoid phthalocyanine (SSS1Pc)などの p 共役デンドリマーに置き換えることにより，よりのように展開することができる．ハミルトニアンがほとんど効率的な光捕集型の有機薄膜太陽電池を構成できるものと考変化しないと見なされる適当な時間幅 Dt において， TDKS

えられる．

方程式を

Ck(r,t＋Dt)＝∑exp [－iek(t)Dt] cjk(t)qk(r,t)(5)

. Ni 触媒超微細粒子による水素分子解離反応kのように積分することができる．

地球環境およびエネルギー供給に関する問題解決の手段と図( a )は ZnPc と C60 から構成される系を示す．二分子して，水素は理想的な二次エネルギー源として注目されてい間距離は 0.3 nm である．また図 2(b)は，基底状態におけるる(11) ．実用化可能な貯蔵性能( 6 mass以上(米国エネルギ

HOMOLUMO近傍のエネルギー準位と各準位の波動関数でー省目標値))達成を目的として，スピルオーバーを利用したあり，各準位がどの分子に属しているかを示している．この

水素貯蔵量向上法が注目されている(12)(14) ．ここでスピル

結果より，ZnPc と C60とのエネルギー準位が半導体の pn 接オーバーとは，水素貯蔵材料に水素解離能を持つ金属種を担合と同様の形になっている事が分かる．つまり，側鎖のエネ持することで，水素分子を原子状水素に解離し，材料中へ拡

ルギーギャップがコアのエネルギーギャップより大きく，側散させる方法のことである．従来の第一原理計算による水素鎖の電子を励起させることで，電子がコアのより低いエネルのスピルオーバー機構の研究は，解離した原子状水素の最終ギーレベルに移動し，一方，側鎖に生じたホールはコアのよ的な安定吸着位置，原子状水素の拡散パスに対するものが多ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japanく，電子の基底状態による静的な研究に限られていなり，時間と共に水素分子がニッケルダイマー上へ近づきなる(15)(16)．一方，本機構のポイントは担持金属クラスター上

がら原子状水素へと解離してゆく過程が示される．

における，水素分子が原子状水素へ解離するという初期過程

図 3(d)に，19番目から33番目の各エネルギーレベルの時である．そこで電子の励起状態を考慮した第一原理計算によ間発展を示す．実線が被占有軌道，点線が空軌道を示していり，スピルオーバー機構の初期段階である水素分子の解離過る．シミュレーション開始後，約 10 fs で 30番目と 31番目の程のダイナミックスを追い，水素分子の解離に対する金属ナ軌道が交差し，電子が高い軌道(originally LUMO)から低い

ノ粒子の効果について調査した研究を紹介する．計算手法は軌道(originally HOMO)へと移行することが分かる．この際

前節と同様である．

に水素分子が解離し原子状水素となる．また， 19 番目と 20

本研究では，最も単純且つ重要な系としてニッケルダイマ

番目のレベルは各々，水素の s 軌道，ニッケルの d 軌道が主ーを担持金属クラスターとして導入することで，水素解離にであるが，時間と共に両軌道が近づき，混成軌道を形成し，

 電子の基及ぼす担持金属の効果を明確にした(3)．そのため

最終的にはニッケルの水素化物が形成される．ニッケルを導 ア ッ プ ス ピ ン の HOMO ( 最 高 被 占 有 軌 道 ，底状態と

入しない場合，同様の一電子励起のシミュレーションをおこHighest Occupied Molecular Orbital)の電子を LUMO(最低なうと，水素分子の HOMO LUMO ギャップは 11.2 eV 程空軌道，Lowest Unoccupied Molecular Orbital)へ一電子励度と非常に大きい値を示す．これに対してニッケルダイマー

起した場合について比較した．なお，本系においては，アッを導入することにより， HOMO LUMO ギャップは 0.1 eV

プスピンの HOMO は 30 番目のレベルに対応し， LUMO はのオーダーと，非常に小さい値になる事が分かる．このよう

31 番目のレベルに対応する．ただし，シミュレーションをな HOMOLUMO ギャップを減少させる事がニッケルダイ

遂行する際は，この約27倍である800番目のレベルまで考慮

マーの効果である．このエネルギーは熱的に，あるいは分子した．これは，電子の励起状態を扱い時間発展を追う場合，の衝突のエネルギーなどで与える事が可能であると考えられ非常に高いレベルの軌道まで影響を受けるためである．

る．

原子の初期配置として，ニッケルダイマーと水素分子が互いに 90 度の角度で配置する系を導入した．ただし，テスト

このように，電子の基底状態と一電子励起状態の違いで，定性的にダイナミックスが異なる事が明確に示された．

計算として幾つかの初期配置についてシミュレーションをおこない，他の配置についても以下に述べる結果と同様の傾向

.

新バージョンに導入された高速化手法が得られたことを確認している．
図( a )( c )に，イオン位置の時間発展を示す．図( a )，新バージョンでは計算速度の高速化させるために，いくつ( b )，( c )は各々時刻 0 fs， 20 fs ， 40 fs における各イオンのかのアルゴリズムの修正をおこなっている．本節では，1 次配置のスナップショットである．この場合は基底状態とは異元球対称ポテンシャルを計算するための高速高精度 Fourier
変換法と Chebyshev 多項式を利用した行列要素計算法(図の二重線) について紹介する(4)．
 次元球対称ポテンシャル計算


基底関数として平面波関数と原子軌道関数を用いる混合基

図3



一電子励起状態での，ニッケルダイマーと水素分
子 の イ オ ン 位 置 の 時 間 発 展 ． ( a ) 0 fs ， ( b ) 20
fs ，( c ) 40 fs のスナップショット，および( d )各
エネルギーレベルの時間発展．31番目のレベルに
あ る 電 子 が ， 約 10 fs 後 に 30 番 目 の レ ベ ル に 移り，水素分子が解離する事が分かる．

図4

計算の流れ図． Kohn Sham ポテンシャル計算と行列要素計算の高速化方法については本文を参照．

ミ ニ 特 集底法においては，以下の Fourier 変換で定義される j 番目のーチンを新たに作成した．この方法を用いることで，行列要

原子球内ポテンシャル Vj(rj)[rj＝|r－Rj|(Rj は j 番目の原子素を評価するための数値積分が計算コストの小さいフィッテ核位置)]を計算する必要がある．

ィング操作に置き換えられる．実際のポテンシャル関数と近Vj(rj)＝∑nã (G) exp (iG･Rj)
G

sin|G|rj| G| r j(6)似関数との誤差が極小になるようにするため(17)(18)，ポテン
シャルフィッティングに用いる関数として Chebyshev 多項

ここで， G は逆格子ベクトル， nã ( G )は Kohn Sham ポテン式を利用した(19)．具体的には，以下のようにアルゴリズム

シャルの滑らかな部分の Fourier 成分である． Vj( rj )の計算を改良した．

に必要な演算数は， Fourier 空間内のグリッド数と原子球内の動径方向のグリッド数の積(～ 643 × 621 )に比例した極めて大きな数である．

あらかじめ j 次の Chebyshev 多項式に Tj(r)関する行列と〈AO|Tj(r)/r|AO〉を計算する．
要素〈PW|Tj(r)/r|AO〉



各計算ループ内で，ポテンシャル rV ( r )を Chebyshev

我々は計算時間を短縮させるために，式( 6 )の G に関す多項式で展開する V (r )は原子核位置(r ＝0)で発散するる和を G の角度に関する和と G の絶対値に関する和の 2 つので，便宜上，関数 rV ( r )を Chebyshev 多項式で展開に分け，次式で与えられる球対称ポテンシャルを導出した．

する．）．

[

] sinGGr r) exp (iG′･ R j)
Vj(rj)＝∑ ∑nã (G′
i

G′

i j

(7 )

i j

ここで内側の和は Gi|G′|Gi＋1[Gi＝iDG(DG はパラメータ)]を満たす G ′について，外側の和は i ＝ 1 から n ＝ 10000



予め計算しておいた Chebyshev 多項式に関する行列要素を用いて，〈PW|V(r)|AO〉と〈AO|V(r)|AO〉を計算する．

このようにすると，各計算ループにおいて積分計算を実行す程度まで取られ，それぞれ G′の角度に関する和と絶対値にる必要がなくなる．以前の TOMBO のプログラムでは，原関する和に対応する．式( 7 )の演算数は 程度と見積もられ子核を原点とする動径方向の数値積分を 1 回実行するため

るため，式( 7 )を用いる場合の計算時間は，式( 6 )を用いに，621回の和を実行する．一方，ポテンシャルフィッティ

る場合に比べて大幅に減少する．

ング法を用いると，フィッティング操作に用いる式( 7 )の近似表式の有効性を検証するため， N2 分子の全Chebyshev 多項式の数 M 回だけの和を実行する．孤立系とエネルギーを見積もった．計算には FUJITSUPRIMEHPC

結晶系に対してテスト計算をおこなった結果， M  30 程度(1core/16threads)を利用した．表に示されるようで十分な計算精度が得られた．また，行列要素計算に必要なに，式( 7 )を用いることで，球対称ポテンシャル計算に必

総演算数は M /621 1/ 20倍となり，行列要素計算の飛躍的要な時間が 10 分の 1 程度に減少し，計算時間が大幅に短縮な速度向上が達成された．

FX10

した．さらに，式( 6 )と式( 7 )を用いて評価した全エネル

.

ギーの差は，0.001以下の誤差の範囲内で一致した．


Chebyshev 多項式を利用した行列要素計算

ま

と

め

本研究では，全電子混合基底法プログラム TOMBO を使混合基底法を用いる場合，KohnSham ポテンシャルの行った材料開発の一例として，時間依存密度汎関数理論に基づ

列要素は，〈 PW | V ( r )| PW 〉，〈 PW | V ( r )| AO 〉，および

くエネルギー材料設計研究を紹介した．また TOMBO の新〈AO|V(r)|AO〉の 3 種類がある．ここで，|PW〉は平面波，規機能として，高速化手法の紹介をおこなった．

|AO〉は原子軌道関数，V(r) は KohnSham ポテンシャルを

なお，現在開発中であり完成目前のサブルーチンとして，表す．〈 PW | V ( r )| PW 〉の計算には FFT のライブラリを用

ワニエ関数を抽出して電子伝導を計算し，全電子の枠組みでいており，高速な計算が可能である．一方で，後者 2 つの初めて連続状態を取り入れた電子伝導計算がおこなえる予定

行列要素は数値積分によって計算される．このため，行列要である(20) ．また，混合基底に対して電子間クーロン相互作

素を得るために必要な計算時間は平面波の数に比例して増大用を極めて効率的に計算するアルゴリズムにより RPA 分極する．用いる平面波の数が多い(エネルギーカットオフ値が関数を簡単に計算することができ，TDDFT に基づいて van

大きい)場合，行列要素計算に多くの時間がかかる．

der Waals 力 の 計 算 が 非 常 に 精 密 可 能 と な る 予 定 で あ

行列要素の計算にかかる時間を短縮させるために，ポテン

る(21)．また，原子変位に対する非調和項の計算(22)を可能と

シャルフィッティング法を用いて行列要素を評価するサブル

することにより，熱伝導と熱電変換の計算プログラムをリンクする予定である．
さらに，TOMBO コードの LDA の部分については，ソー表1式( 6 )，( 7 )の表式を用いた場合の N2 分子の電子状態計算に必要な時間と全エネルギー．
式( 6 )式( 7 )

Vj(rj)の計算時間[s]

1332

133

全エネルギー[eV]－2949.310－2949.321

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japan

スコードを公開予定である．
TOMBO を使った研究に興味がある方は，筆者に問い合わせを頂きたい．
本研究の遂行にあたり，計算の一部は東北大学金属材料研
究 所 の ス ー パ ー コ ン ピ ュ ー テ ィ ン グ シ ス テ ム SR16000 /M1，東京大学物性研究所のスーパーコンピュータシステム
FUJITSU PRIMEHPCFX10 を利用した．本研究の一部

は，科学研究費補助金課題番号 25289218， 24560813 および
HPCI 戦略プログラム課題番号 hp120023， hp120040の補助による．また，計算材料科学イニシアティブ CMRI からの助成を受けた．

文献( 1 ) K. Ohno, K. Esfarjani and Y. Kawazoe: Computational
Materials Science: From ab initio to Monte Carlo Methods,
Springer Series in SolidState Sciences, SpringerVerlag,
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(10) Y. Kodama and K. Ohno: J. Chem. Phys., 125 (2006), 054501.
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Kaburagi, A. Ikura, J. Katamura, T. Kawarada, K. Mizuuchi
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Kauffman. K. M. Lee (eds.), Springer Science＋BusinessMedia Dordrecht, (2013), 12151247.
(22) K. Esfarjani and H. T. Stokes: Phys. Rev. B, 77(2008),
144112.

ミ ニ 特 集

局所エネルギー・局所応力の第一原理計算法開発と材料界面への適用
香 山 正 憲
田 中 真 悟
椎 原 良 典
1)
2)

.

は じ

め

f

e(r… )d…r

Etot＝

に

(1)

V

sab＝

密度汎関数理論に基づく第一原理計算(1)は，物質の結晶構造から欠陥，表面，粒界，界面等の安定構造や原子・電子挙

1
V

&Etot
1
＝
&eab
V

f

tab(r… )d…r(2)

V

詳細は文献( 12 )( 13 )にあるが，エネルギー密度は，全エネ動を高精度に解明する強力な手段である．ノルム保存擬ポテ

ルギーの各項( kinetic 項， Hartree 項，交換相関エネルギーンシャル法(NormConserving PseudoPotential; NCPP 法)項，電子イオン相互作用項，イオンイオン項など)を式

Pseudo ( 1 )の形に書き下して構築される．応力密度は，エネルギ

Potential; USPP 法)，射影補強波法(Projector Augmented

ー密度の各項の積分形に式( 2 )の歪での偏微分を施して導Wave; PAW 法)(2)(3)など，価電子のみを扱う効率的で高精出される．最終的に通常の平面波基底法で求めた波動関数，度な平面波基底法を CarParrinello に始まる高速計算技法(1)

価 電 子密 度 分 布を 用 い て e ( r… )， tab ( r… )が 計算 さ れ ， FFTやウルトラソフト擬ポテンシャル法( Ultra Softと組み合わせることで大規模構造の扱いが可能となった．

(Fast Fourier Transformation高速フーリエ変換)の等間隔

CASTEP ， VASP といった汎用ソフトの普及により広範なメッシュの離散データとして与えられる．

応用が行われている．しかし，平面波基底法では，全エネル

筆者らは，最も進化した平面波基底法である PAW 法(2)(3)

ギーや応力(4)がスーパーセル全体の積分値，平均値としてしについてエネルギー密度，応力密度を定式化し，産総研開発

か求まらない．欠陥や粒界・界面を扱う見地からは，エネルの PAW 法 汎 用 コ ー ド QMAS ( Quantum Material Simula-

ギーや応力の局所分布が重要である．筆者らは，平面波基底tor )に実装した(14) ． PAW 法は，擬ポテンシャル法( NCPPの第一原理計算法において，局所エネルギー・局所応力を計法，USPP 法)と異なり，原子近傍の電子密度分布や波動関算する手法・プログラムの開発に取り組み，金属等の表面，数を正確に再現する． PAW 法での各密度の表式は文献( 5)欠陥，粒界，界面への適用を進めている(5)(11)．本稿では，を参照．

手法の概要と最近の適用例を紹介し，今後の課題，展望を論

しかし，エネルギー密度，応力密度には，電子の kinetic
項表式の自由度(対称形か非対称形か)があり，選択により値じる．

が異なるため non uniqueness の問題( gauge dependent 問.

局所エネルギー・局所応力計算法

題(12)(13) )が生じ，応用が広がっていない．そこで，エネル
ギー密度，応力密度の gauge dependent 項( kinetic 項の対エネルギーや応力の局所分布を計算する方策として，エネ

称形と非対称形の差)が積分してゼロとなるような局所領域

ルギー密度，応力密度をスーパーセル内の実空間メッシュ点

Vi にセル内を分割することを考える．各領域 Vi 内で e(r… )，データとして計算する方法が，平面波基底法( NCPP 法，

tab ( r… ) を 積 分 す れ ば gauge dependent 項 は 消 え る の で ，

USPP 法)について提案されている(12)(13) ．通常の方法で与unique な物理量として局所エネルギー E itot，局所応力 siab がえられるスーパーセルの全エネルギー Etot ，応力テンソル求められる(5)．

sab に 対 し ， 実 空 間 セ ル 周 期 関 数 と し て エ ネ ル ギ ー 密 度
e ( r… )，応力密度 tab ( r… )が以下のように定義できる( V はスーパーセル体積)．

エネルギー密度，応力密度の gaugeindependent 条件(局所領域 Vi の満たすべき条件)は，各々以下になる．

ff:2r(r… )d…r 3＝

Vi:r(r… )･ …n⊥dS＝0

(3)

Si

産業技術総合研究所ユビキタスエネルギー研究部門1)首席研究員，2)主任研究員(〒5638577 池田市緑ヶ丘 1
831)
東京大学生産技術研究所助教
Development of AbInitio LocalEnergy and LocalStress Schemes and Applications to Materials Interfaces; Masanori Kohyama,Shingo Tanakaand Yoshinori Shiihara(Research Institute for Ubiquitous Energy Devices, National Institute of Advanced Industrial
Science and Technology, Ikeda. Institute of Industrial Science, The University of Tokyo, Tokyo)
Keywords: firstprinciples calculation, local energy, local stress, energy density, stress density, grain boundary, impurity segregation
2014年 5 月25日受理[doi:10.2320/materia.53.405]

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japan




f

f

:a:b r(r… )d…r3＝

Vi:b r(r… )e… a･ …n⊥dS＝0

(4)

Si

r(r… )は価電子密度分布である．各式は，エネルギー密度，応band の二次モーメント強結合近似解析(18) ( Friedel model )で，各金属の表面応力値がうまく再現できることが判明した．従って，論争されてきた遷移金属表面の引張応力の起源

力密度内の電子の kinetic 項の対称形と非対称形の差が，各は，表面原子の配位数減少による dband 幅減少であると結々 :2r(r… )，:a:b r(r… )に比例するためである．導出の詳細は論づけられる．

文献(5)を参照．各式は，セル全体での積分は厳密にゼロであるが，局所領域 Vi 内の積分でもゼロとならねばならな
い．各式の最終形は，局所領域境界全体の表面積分で表され



Al, Cu の結晶粒界(8)図， は， Al と Cu の∑ 9( 221 )粒界の計算結果で，価電子密度分布( Al 粒界のみ)と各原子の局所エネルギーを示ている．
式( 3 )，( 4 )を満たす gauge independent な領域にスー

す．原子埋め込み法( EmbeddedAtom Method; EAM)ポテ

パーセルを分割する具体的方法として，layerbylayer 法とンシャル(19)(20)での値も載せている．Al 粒界では，配位数のBader 積分法を確立した(5)(7)(8)．layerbylayer 法では，層減った原子同士でボンド長の短い再構成ボンドが形成され，状構造の表面 slab や積層欠陥について，表面(積層欠陥面)

価電子が集中している．そのボンドの一方を担う原子( No.

に平行な面で空間を区切って式( 3 )，( 4 )を満たす原子層

11, 12 )は，局所エネルギーが完全結晶比でマイナスであ領域を設定する．表面(積層欠陥面)に平行な二次元周期性かる．相手の原子( No. 9, 14 )もエネルギーは低い．一方，対ら条件式は一次元問題に還元でき，r(r… )を面上で積分した一面に近接原子のない原子(No. 10, 13)は，最も高エネルギー次元 profile šr ( z )の勾配ゼロの条件から，境界面位置 z が決である．粒界全体のエネルギー上昇は，局所エネルギーの和と EAM ポテンシャルの結果で大きな差はない．しかし，まる．
一般の欠陥や粒界では，各原子領域への分割を考える．式

EAM ポテンシャルでは電子の集中した再構成ボンドの負の( 3 )の面積分形は，電子密度を勾配に基づいて各原子領域

エネルギーは再現できない．価電子が構造乱れに敏感に応答に割り当てる Bader 積分(15) と同じ条件式であり，また式する Al では EAM ポテンシャルの精度は落ちる． Cu 粒界( 4 )の対角和が式( 3 )と同値である．従って，Bader 積分の方法により原子領域(Bader 領域)を設定し，その領域でエネ
ルギー密度，応力密度を積分して，局所エネルギー，局所応力テンソルの対角和(静水圧)を求めることができる．しかし，FFT メッシュの離散データで与えられる r ( r… )に対して，Bader 領域を高精度に決定することは容易ではない．Bader

積分の各種アルゴリズムのうちで，YuTrinkle 法(16)が最も信頼がおけることを確認した(8)．これは，確率流の方程式からメッシュ点での「重み」を導出し，離散メッシュの弱点を補う方法である．

. 適



用

例

金属の表面

Al(111)表面に layerbylayer 法を適用し，原子層毎の表

面平行応力が振動することを見出した(5)．表面第一層に強い
引張応力，第二層に圧縮応力，第三，四層に小さい引張応力など，数原子層に渡り表面平行応力が振動する．引張応力と圧縮応力は各原子層の in plane 電子密度値の増加と減少に対応している． Al の価電子は，配位数や原子構造乱れに顕著に応答し再分布する(17) ．表面第一層の配位数減少により ， 電 子 密 度 に 顕 著 な 振 動 が 生 じ ， layer by layer のFriedellike な振動として数原子層に渡り存在し，応力振動が発現すると言える．
fcc 構造の各種の遷移金属(late transition metal)の表面応

力 の layer by layer 法 解 析(6) で は ， 顕 著 な 振 動 は 見 ら れず，表面第一層に強い引張応力が確認された．その応力値と表面の dband 幅や dband center shift に相関が見られた．
一方，表面での配位数や原子間距離の変化を取り入れた d 



図1

Al の∑ 9 ( 221 )粒界の価電子密度分布と各 Bader
領域の局所エネルギー値(完全結晶比， eV )(8) ．
各々二つの{220}原子面のもの．一番下は各原子の局所エネルギーの棒グラフ．緑が第一原理計
算，青が EAM ポテンシャルの結果．

ミ ニ 特 集では d 電子が支配するため，価電子の顕著な再分布や負のエネルギーは見られない．EAM ポテンシャルの結果との違いは Al ほど顕著ではない．
図に粒界の各原子の応力の結果を示す． Al も Cu も，界面で原子が近接して出会うところ( No. 11, 12 )で圧縮応
力，原子間が離れているところ(No. 10, 13)で引張応力が生じている． EAM ポテンシャルとの比較では， Al 粒界の再構成ボンドの所で差が顕著であるが， Cu 粒界での一致はかなり良い．
両方の粒界で，原子間が接近しすぎる場所と離れてしまう
場所が必然的に生じている．前者(No. 11, 12)では，原子体積や原子間距離が小さく，低エネルギーで圧縮応力が生じ(tighter site(22))，後者(No. 10, 13)では，原子体積や原子間距離が大きく，高エネルギーで引張応力が生じる( loosersite(22) ) ． 両 サ イ ト は 不 純 物 偏 析 に 対 照 的 な 効 果 を 持つ(10)(11)．


図2Cu の∑9(221)粒界の各 Bader 領域の局所エネル
ギー値(完全結晶比，eV)(8)．二つの{220}原子面のもの．一番下は各原子の局所エネルギーの棒グ
ラフ．緑が第一原理計算，青が EAM ポテンシャ
ルの結果．

図に bcc Fe の ∑ 11 ( 332 )粒界の第一原理計算結果を示す．古典分子動力学法による構造(23) を出発点に緩和させたもので，〈110〉方向から見て五員環，三員環からなる 53 ユ
ニットと完全結晶ユニットの配列構造を持つ．図に示す通図4

図3

Al(上)と Cu(下)の∑9(221)粒界の各原子の応力(対角成分の和)(8) ．正が引張，負が圧縮．第一原理計算(緑)と EAM ポテンシャル(青)の結果を示 す ． EAM ポ テ ン シ ャ ル に よ る 原 子 応 力 は
Egami らの定式化(21)に基づく．

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia JapanFe の結晶粒界(7)(9)Fe の ∑ 11 ( 332 )粒界の原子配列，原子領域毎の局所エネルギー，局所応力(対角和)，局所
Young 率(パネルの上から順に)(9) ．原子配列図の赤線は界面の構造ユニットを示す．横軸は原子位置で，応力は正が引張，負が圧縮，局所エネル
ギー値は完全結晶の値との差．局所 Young 率のパネルの青，赤の横線は，各々バルク結晶値と粒界セルの平均値．界面第一層の 1b 原子の値は，黒丸で示す．

り，そこでのエネルギー上昇，局所応力変化は構造ユニット

した場合の不純物原子の局所エネルギー変化， T3 は不純物の原子に集中している．他の回転角の粒界においても，同様

偏析に伴う粒界の周囲の金属原子の局所エネルギー変化の構造ユニットの混合配列で構成され，そこでのエネルギ(pure 粒界の場合との差)，T4 は不純物原子が完全結晶に単ー・応力の分布がやはりユニット配列に依存することが観察独で存在する系から不純物原子がなくなる際の周囲の金属原された．Al，Cu と同様，各粒界で高エネルギーで引張応力

子の局所エネルギー変化である．計算結果を表に示す．

を持つ原子(looser site ，図 4 の 1a， No. 3 の原子)と低エネ

1asite 偏析では，T1 の絶対値が大きいため Eseg が負にな

ルギーで圧縮応力を持つ原子( tighter site ，図 4 の 1b ， No.

る．元の粒界で局所エネルギーの高い 1a 原子が置換される

2，No. 4 の原子)が存在している．また，界面の構造乱れとことで偏析利得が生まれており， InitialState Effect と呼ぶ

局所 Young 率が相関することが見出された．局所 Young

ことができる． 1b site 偏析では，元の粒界の 1b 原子は安率(9)は，セル全体の界面垂直方向の微小引張と微小圧縮での定なため T1 の絶対値は小さい．しかし， 1b site に Si が来

応力変化を各原子の引張方向の歪変化で割ったもので，応力ると周囲の Fe 原子と安定な SiFe ボンドを作り， T2 と T3

変化はセル全体の平均応力で与え，原子の歪変化は引張と圧が大きく下がり，大きな偏析利得が得られる．典型的な

縮下のボロノイ体積変化で近似した．局所応力等は使用してFinalState Effect(不純物ホストの安定な結合形成による利いないが，粒界の力学特性の解明に有用である．
局所磁気モーメントは，looser site で増加，tighter site で得)と言える．一方，1a＋1b 構造では，偏析利得がなくなる(Eseg が正)．Si 同士の隣接で T2 の符号が正になるためであ減少する傾向がある(24) ． majority spin と minority spin のる．以上のような機構解明は，Eseg の値しか得られない従来

局所状態密度(LDOS)の占有部分の差で局所磁気モーメント法では不可能であった．こうした解析は，表面の原子・分子が決まる．bcc Fe では majorityspin の dband DOS はほぼ

吸着の機構解明にも有用である．

埋まり， minority spin DOS が谷の部分まで埋まる(25) ．原.

子体積や原子間距離の大きい looser site では dband 幅が狭

今 後 の 課 題

く，minorityspin のフェルミレベルの DOS が増え，占有部分が減り，スピン分極が増す．原子体積や原子間距離の小さ手法の概要と最近の適用例を紹介した．今後，異相界面やい tighter site では， d d 混成の増加で minority spin DOS

格子間型の欠陥・不純物，水素やリチウムの吸収，さらに変の占有部分のピークが増え，分極が減り，磁気モーメントが形や反応過程への適用が興味深い．化合物や半導体について

減る．minorityspin DOS の形と占有状況が局所原子構造に依存することで，局所磁気モーメントの局所構造依存性が生じる．
Fe 粒界への Si 偏析(10)Si を添加した Fe は，Si 濃度に依存した特異な弾性定数変化や塑性挙動が注目されている．粒界偏析も起きると考えられ，偏析の様子や粒界特性への効果が興味深い．図のモデルに基づき ∑ 11 ( 332 )粒界の Si 偏析の第一原理計算を行った．
偏析エネルギーは，Si 偏析した Fe 粒界セルと pure な Fe
結晶セルの全エネルギーの和から， pure な Fe 粒界と Si 原子が単独で存在する Fe 結晶セルの全エネルギーの和を差し引いて算出する．各セルの全エネルギーを原子毎の局所エネ
ルギーに分解して整理すると，四項の和 T1 ＋ T2 ＋ T3 ＋ T4で表される(図)． T1 は粒界にあった金属原子が不純物と

図6

粒界偏析エネルギーの局所エネルギー分解(10)(11)．

表1

Fe の ∑11(332)粒界の Si 偏析エネルギーの局所
エ ネ ル ギ ー 分 解(10) ． 各 項 の エ ネ ル ギ ー は eV /cell ，偏析エネルギー Eseg は eV / Si atom ． m はセル内の Si 原子数．

入れ替わり完全結晶に移動する場合の金属原子の局所エネル
ギー変化， T2 は結晶中に単独に存在する不純物が粒界偏析

図5



Fe の∑ 11( 332)粒界の Si 原子(赤，紫)偏析モデ
ル(置換型)(10)．1asite，1bsite，及び両方のサイト(1a＋1b)への偏析を扱う．

偏析モデル

m

T1

T2

T3

T4

Eseg

∑11(1a)

2

－1.02

－0.10

－1.91

＋2.81

－0.11

∑11(1b)

2

－0.13

－0.20

－3.75

＋2.81

－0.63

∑11(1a＋1b)

4

－1.15

＋0.75

－4.45

＋5.63

＋0.19

ミ ニ 特 集は，複雑な電子密度分布や電子移動に対応した局所領域決定法の検討も必要かもしれない．局所応力について，その物理的な意味，巨視的応力との関係，原子に働く力との関係等の検討が重要である．静電エネルギーの gauge dependent 問
題( Coulomb 形か Maxwell 形かの選択)について， Maxwell
形を選択しているが(4)(12)(13) ，別の処理法(26) もあり，検討の余地があろう．いずれにしても，第一原理計算からの情報を最大限引き出すための手法開発は極めて重要である．また，エネルギー・応力の空間分布の粗視化の観点から，ミクロとマクロ(連続体)をつなぐ手段としての役割も期待される．
共同研究者の Somesh Kr. Bhattacharya(前産総研ポスド
ク，現京都大学), Hao Wang, Vikas Sharma(産総研ポスドク)，石橋章司(産総研)の各氏に感謝します．新学術領域「バルクナノメタル」 22102003 ，科研費 23710107 ， JST 産学共創「ハミルトニアンによる材料強度設計」，構造材料元
素戦略研究拠点 ESISM ，高性能汎用計算機高度利用事業「HPCI 戦略プログラム」の支援を受けた．

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054418.
(25) D. G. Pettifor: Bonding and Structure of Molecules and Solids,
Oxford UP, Oxford, (1995), Sec. 8.6.
(26) M. Yu, D. R. Trinkle and R. M. Martin: Phys. Rev. B, 83(2011), 115113.
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

( 1 ) R. M. Martin: Electronic Structure: Basic Theory and Practical
Methods, Cambridge UP, Cambridge, (2004).
( 2 ) P. E. Bl äochl: Phys. Rev. B, 50(1994), 17953.
( 3 ) G. Kresse and D. Joubert: Phys. Rev. B, 59(1999), 1758.
( 4 ) O. H. Nielsen and R. M. Martin: Phys. Rev. B, 32(1985), 3780.
( 5 ) Y. Shiihara, M. Kohyama and S. Ishibashi: Phys. Rev. B, 81(2010), 075441.
( 6 ) Y. Shiihara, M. Kohyama and S. Ishibashi: Phys. Rev. B, 87(2013), 125430.
( 7 ) S. Kr. Bhattacharya, S. Tanaka, Y. Shiihara and M. Kohyama:
J. Phys.: Condens. Matter, 25(2013), 13500.
( 8 ) H. Wang, M. Kohyama, S. Tanaka and Y. Shiihara: J. Phys.
Condens. Matter, 25(2013), 305006.
( 9 ) S. Kr. Bhattacharya, S. Tanaka, Y. Shiihara and M. Kohyama:J. Mater. Sci., 49(2014), 3980.
(10) S. Kr. Bhattacharya, M. Kohyama, S. Tanaka and Y. Shiihara:
J. Phys. Condens. Matter, 26(2014), 355005.

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japan

香山正憲
1985年 東京大学大学院工学系研究科博士課程中退，工学博士
1985年 工業技術院大阪工業技術試験所
2001年 産業技術総合研究所生活環境系特別研究体
2004年 同ユビキタスエネルギー研究部門，現在に至る
専門分野計算材料科学，ナノ界面科学，エネルギー材料◎粒界・界面の第一原理計算，手法・プログラムの開発，電顕との連携研究に従事．https://staff.aist.go.jp/mkohyama/★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

香山正憲

田中真悟

椎原良典




第一原理計算の固溶体合金への展開
上

杉

徳

照
東
1)

健

司
2)

固溶体の第一原理計算は不規則合金が扱える KKR ( Kor-

.

は じ

め

に

ringaKohnRostoker)法(11)と規則合金しか扱えないスーパーセル法に大別できる．ただし KKR 法では構造緩和を扱う
金属中に溶質原子が存在すると，溶質原子の元素種と濃度のが難しく，スーパーセル法でも適切な大きさのセルを用意に応じて金属結合が変化するため，固溶体合金の物理的およすれば固溶体の様々な物性値を再現できることが分かっていび機械的性質も変化することになる．合金化により変化する

る．また全電子手法では構造緩和を扱うのが難しく，擬ポテ

物理的性質としては例えば，融点，格子定数あるいは密度，ンシャル法では構造緩和を容易に行うことができる．そのた

導電率，弾性率，比熱，結晶構造などがある．機械的性質とめ，固溶体合金の第一原理計算には第一原理擬ポテンシャル

しては降伏強度，引張強度，伸び，クリープなどが考えられ

法＋スーパーセル法＋構造緩和という組み合わせが用いられる．そのため，固溶体の金属結合状態を予測することができることが多く，本稿の結果も第一原理擬ポテンシャル法のれば，多くの構造材料の合金設計が可能になる．物理的性質

CASTEP コードを用いたものである．

については第一原理計算から直接予測することができる材料

図に fcc 構造の A B 固溶体合金で用いられるスーパー定数もあるが，機械的性質を予測するには多くのモデル式を

セルの一例として，置換型 A31B1 ，置換型 A26B1 ，侵入型必要とする．

A32B1 のスーパーセルを示す．置換型 A31B1 については立方

筆者らはこれまでに，アルミニウム(1)(6) ，マグネシウ

晶の単位胞を拡張したスーパーセルであり，置換型 A26B1

ム(7) ，チタン(8)(9) ，ニッケル(10) 合金の固溶体について第一については三方晶の primitive な単位胞を拡張したスーパー

原理計算を行ってきた．これらには置換型固溶体に限らず侵セルである．また侵入型 A32B1 については八面体位置のみ

入型固溶体(6)(10) も含まれる．本稿ではアルミニウム合金にを示したが四面体位置についても同様に計算を行えば良い．

ついてミスフィットひずみによる固溶強化の予測(5)，チタン

表に fcc, bcc, hcp 構造の置換型固溶体でよく用いられる合金について溶解熱を用いて b 相の安定性を予測した最近

スーパーセルをまとめた．表 1 のスーパーセルは希薄合金の事例(8)を紹介する．

を想定して，溶質原子が等方的に孤立した状態になるように構築した例である．濃度と配置の自由度を考えれば，スーパ

.

固溶体合金の第一原理計算

ーセルは無限に考えうるが，計算量を考えれば単純なケースから扱うのが自然なので，表 1 で示したようなスーパーセ

溶質原子として添加される元素から見れば，純金属におけルを用いることが多い．ただし，例えば 54 原子のスーパーる金属結合の電子状態は合金化後の電子状態と異なる．それ

セルについて A53B0 から順に A53B1， A52B2 さらには A2B52,

ゆえ，経験的手法によって固溶体の結合状態を予測することは困難であり，第一原理計算を使う必要がある．金属結合状
態の変化以外に固溶体を扱う際に注意する点は格子ひずみの影響である． Hume Rothery 則に見られるように固溶体形
成の可否は原子サイズに依存しているが，このことは固溶体の自由エネルギーにおいて格子ひずみによる弾性エネルギーの寄与が非常に大きいことを示している．格子ひずみを考慮するには格子定数と原子位置を最適化する構造緩和が必要である．

図1

fcc 構造 AB 固溶体合金の(a)置換型 A31B1，(b)置換型 A26B1，(c)侵入型 A32B1 のスーパーセル．
A 原子を白色球，B 原子を灰色球で表す．

大阪府立大学大学院工学研究科1)講師，2)教授(〒5998531 堺市中区学園町 11)
Application of Firstprinciples Calculations for Solidsolution Alloys; Tokuteru Uesugi, Kenji Higashi(Department of Materials Science,
Graduate School of Engineering, Osaka Prefecture University, Sakai)
Keywords: first principles, solid solution, misfit strain, solid solution strengthening, bstability, enthalpy of solution
2014年 5 月23日受理[doi:10.2320/materia.53.410]

ミ ニ 特 集

表1

fcc, bcc, hcp 構造の置換型固溶体でよく用いられるスーパーセル．
A 7 B1

合金名

A26B1

A31B1

A63B1

A107B1

8
27
32
64
108
12.50
3.70
3.13
1.56
0.93
単位胞
primitive primitive cubic primitive cubic
単位胞の拡張 2×2×2 3×3×3 2×2×2 4×4×4 3×3×3

原子数/セルfcc 濃度(at)A 7 B1

合金名

A15B1

A26B1

A53B1

A63B1

8
16
27
54
64
12.50
6.25
3.70
1.85
1.56
単位胞
primitive cubic primitive cubic primitive
単位胞の拡張 2×2×2 2×2×2 3×3×3 3×3×3 4×4×4

原子数/セルbcc 濃度(at)A 7 B1

合金名

A35B1

A63B1

A95B1

A149B1

8
36
64
96
150
12.50
2.78
1.56
1.04
0.67
単位胞
primitive primitive primitive primitive primitive
単位胞の拡張 2×2×1 3×3×2 4×4×2 4×4×3 5×5×3

図2

原子数/セルhcp 濃度(at)AlMg, AlLi, AlCu における溶質濃度と格子定数の関係の第一原理計算結果(5) と報告されている実験結果．

起因することが知られている(17) ．即ち，溶質原子と溶媒原
子のサイズ差によりできた原子レベルでのひずみ場により転位の運動は阻害され，その結果，材料は強化される．サイズ

A1B53, A0B54

ま で 計 算 を 行 う と い う 報 告 も あ る(12) ． た だ

し，この場合では溶質原子の配置の組み合わせについて考え

効果は合金化による格子定数変化もしくは溶質原子と溶媒原
子の原子間距離によって評価することができる．

なくてはならない．最近ではクラスター展開法を積極的に取計算対象の fcc アルミニウム基固溶体として 27, 32, 64,

り入れて溶質原子の配列を網羅的に第一原理計算する試みも108原子を含むスーパーセルを用いた．表 1 に 示したようになされている(13)．

これらのスーパーセルは3.70, 3.13, 1.56, 0.93 atに相当す

スーパーセルを構築した後に第一原理計算によって構造緩る．このスーパーセルで55種類の二元系 AlX 固溶体につい和を行えば固溶体合金の原子位置や全エネルギーといった情て構造緩和を行い，それぞれのスーパーセルに関して，格子報を得ることができる．第一原理計算に関する詳細は例えば定数と溶質原子の最近接原子間距離を算出した．

筆者らの解説記事など(14)(15)を参考にしていただきたい．原図に Al Mg, Al Li, Al Cu 固溶体における格子定数の子位置と全エネルギーは第一原理計算から得られる情報とし第一原理計算結果と実験結果を示す(5)．溶質濃度と格子定数ては基礎的なものであるが，これらを解析することでミスフの間には直線関係が成立している．第一原理計算結果と実験

ィットひずみや溶解熱を算出することができ，最終的には固結果では，切片に相当する純アルミニウムの格子定数は異な溶強化や相安定性を評価することができる．固溶体の第一原っているが，両者の傾きは良い一致を示すことが分かる．純理計算の最近の発展として特筆すべきはフォノン計算を行う

アルミニウムの格子定数が異なるのは，温度の影響と計算誤ことで有限温度の自由エネルギーが算出可能になったことで差によるものである．当然ながら第一原理計算は絶対零度・あるが(16) ，本稿ではあくまで絶対零度での計算結果を紹介

基底状態の結果であるのに対して，実験結果は室温での結果するに留めておく．

である．
溶質原子と溶媒原子のサイズの違いは格子定数を変化させ.

アルミニウム合金の固溶強化るだけでなく，溶質原子周辺の格子ひずみを引き起こす．溶
質原子と溶媒アルミニウム原子の最近接原子間距離を調べた

実用アルミニウム合金において固溶強化が積極的に利用さところ，興味深いことに，調査した全ての元素について0.93

れているのは 3xxx 系( Al Mn 系)と 5xxx 系( Al Mg 系)に

atから3.70 atの濃度範囲において，最近接原子間距離は限られる．それゆえ，実用アルミニウム合金において，固溶

溶質濃度に依存せず，一定の値となることが分かった．そこ

強化を目的とした添加元素は Mn と Mg に限られることにで溶質原子の有効原子半径を rX＝d－d0/2 と定義して算出しなる．Mn と Mg が選択されているのは長い合金開発の試行た．ここで，d は溶質原子と溶媒アルミニウム原子との最近錯誤の末に最適化された結果である．しかし，元素戦略上は

接原子間距離であり， d0 は純アルミニウムの最近接原子間

試行錯誤に頼った合金探索ではなく，構造材料の原理・原則

距離である．図に AlX 固溶体における溶質原子の有効原に基づいて，従来の合金組成を再検討し，不必要な添加元素

子半径とゴールドシュミット半径の比較を示す(5)．有効原子は除き，必要な添加元素のみを必要な量だけ添加するとい半径はゴールドシュミット半径と近い周期性を示すが，ゴーう，合金組成の最適化が求められている．

ルドシュミット半径とは大きく異なる元素もあり，純金属の原理・原則に立ち返れば，固溶強化は，結晶中の転位と溶質原子の相互作用に起因して生じることが分かっている．ア
ルミニウム合金については転位との相互作用はサイズ効果に

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japan

状態から合金化によって結合状態が大きく変化していると考えられる．
溶質原子と溶媒アルミニウム原子の原子間距離からミスフィットひずみ e を定義することができ， e＝(d － d0)/d0 の関は非平衡プロセスにより過飽和で高強度なアルミニウム固溶係から算出した． Cottrell(18)および Labush(19)が提案する以体合金を作製することができる．例えば置換型の Fe や侵入下の理論式に第一原理計算により算出されたミスフィットひ型の C はミスフィットひずみが非常に大きく(5)(6) ，固溶強

ずみを代入することで，固溶強化による降伏強度の増分，す化能の高い溶質原子であるが，最大固溶限は非常に小さいの

なわち固溶強化量を算出することができる(5)．

で平衡プロセスにおいては固溶強化には有効な添加元素では

2/3

Ds＝M

4/3

1/3

( 38 ) (11＋－nn) ( wb ) m|e| c

4/3 2/3(1)

ない．しかし，第一原理計算が予測するように気相急冷法や
電析法によって過飽和固溶体を作製できれば僅か 1 at程度

ただし，M はテイラー因子，m は剛性率，n はポアソン比，の Fe や C を添加した合金であっても超々ジュラルミンを凌

b はバーガースベクトルの大きさ，w は転位との相互作用範

駕するような引張強度や硬さを示すことが報告されてい囲，e はミスフィットひずみである．図に第一原理計算でる(6)(20)．

得たミスフィットひずみを代入して得られた AlCu, AlMg,
AlGa, AlZn の固溶強化量の理論値を示す(5)．図には固溶

.

チタン合金の b 相安定性

強化量の実験結果も示しているが，理論値と実験結果は良く一致している．

チタン合金は hcp の a 相と bcc の b 相のどちらか，ある

固溶強化は固溶している溶質原子のみ貢献するので，固溶いは両方を含む合金であるが，b 型チタン合金は b 安定化元強化に有効な添加元素を議論するには固溶量も検討する必要素としてレアメタルを多量に含んでいる．高価なレアメタルがある．固溶量を最大固溶限の濃度と仮定した時に， 55 種

元素を多種・多量に使用する手法は元素戦略上すでに限界が類の添加元素の中でアルミニウムに対して最も固溶強化量が来ており，ユビキタス元素型チタン合金の設計には，a 相と高い添加元素は Mg と Mn であることが分かった(5) ．残念

b 相の安定性に及ぼす全ての合金元素の役割を理解する必要なことに Mg と Mn は実用アルミニウム合金の主要添加元がある．著者らは最近，第一原理計算から算出された溶解熱素であり，平衡プロセスを用いる限りは新たな合金成分を見と準正則溶体近似を用いることで，a 相と b 相間の安定性に出すことはできなかったことになる．しかしながら，最近で対する Mo, Nb, V, W の影響について予測できることを報告している(8)．
溶解熱算出のための固溶体合金には hcp Ti35X1,

hcp 

X35Ti1, bccTi26X1, bccX26Ti1(ただし X は合金元素の Mo,
Nb, V, W)の 4 種類を用いた．これらの固溶体合金は表 1 で示したようにそれぞれ 36 個と 27 個の原子を含んだスーパー
セルを用いている．結晶構造 F(F は hcp もしくは bcc)での母相 Ti に対する溶質元素 X の溶解熱を DH F
X(Ti) と表す．同様に DH F
Ti(X) は結晶構造 F での母相 X に対する溶質 Ti の溶解熱である．溶解熱は純金属の状態にあった溶質原子が 1個の母相原子と交換される時に生じるエンタルピーの変化量であり，溶質原子モル当たりのエネルギーで表される．スー
図3

AlX 固溶体における溶質原子の有効原子半径とゴールドシュミット半径の比較(5)．

F
パーセル法では，DH F
X(Ti) と DH Ti(X) は以下の式から算出することができる．
FFF
DH F
X(Ti)＝E [Tin－1X1]－(n－1)mTi－mX

(2)

F
F
F
DH F
Ti(X)＝E [Xn－1Ti1]－(n－1)mX －mTi

(3)

ここで E F[Tin－1X1]と E F[Xn－1Ti1]はいずれも n－1 原子の母相と 1 原子の溶質を含んだスーパーセルの全エネルギーFである．mF
Ti と mX はそれぞれ純 Ti と X の 1 原子あたりの全エネルギーである．
準正則溶体近似に基づいた次式によって，溶解熱から溶質
濃度 x での混合熱 DH F
mix(x )に変換することができる．
F
F
2
2
DH F
mix(x )＝DH X(Ti)x(1－x ) ＋DH Ti(x)x (1－x )(4)また，結晶構造 F で合金組成 Ti1－xXx の固溶体合金のエンタルピーは混合熱を用いると以下の式で表される．
F
F
H F(x )＝H F
Ti(1－x )＋H X x＋DH mix

図4



AlX 固溶体における固溶強化量と溶質濃度の関係の計算結果(5) ．比較として報告されている実験結果も示す．

(5)F
なお H F
Ti と H X は結晶構造 F の純元素 Ti と X のエンタルピーである．
図は a 相と b 相での TiMo 合金の合金組成に対するエミ ニ 特 集

ンタルピー曲線の計算結果である(8)．矢印で示したエンタル

金設計に役立てることができる．今後は臨界濃度が知られてピー曲線の交点は 0 K での平衡濃度 oc

いない他の合金元素についても第一原理計算による予測が期0 を表している． Moの濃度が平衡濃度 oc0 以上の時， a 相よりも b 相のほうがエネルギー的に安定である．oc

待できる．

0 の値は Mo では 6.8 atである.

が Nb, V, W では19.1, 15.6, 6.7 atであった．

お

わ

り

に

マルテンサイト変態の熱力学は a 相と b 相の Gibbs 自由エネルギーが等しくなる平衡温度 T0 の考え方で良く理解さ第一原理計算を固溶体合金に展開することで構造材料の合れている．室温で両者の自由エネルギーが等しくなる濃度を金設計が可能となりつつあり，アルミニウム合金の固溶強化

平衡濃度 c0 とすると，o c0 は 0 K での平衡濃度であり，図 5とチタン合金の b 相安定性について具体例を紹介した．紹

で示すように第一原理計算を用いて算出することができる．

介事例において，用いている核となる第一原理計算結果は原

マルテンサイト変態開始温度 Ms は平衡温度 T0 よりも低く子位置と全エネルギーのみであり，第一原理計算から得られなり，臨界濃度 ccr は平衡濃度 c0 よりも低濃度になるが，Ti

る情報としては基礎的な部類である．そのため，第一原理計合金においてはマルテンサイト変態の駆動力はかなり小さ

算によって得られた情報をどのように解釈・活用するかが重い(21) ．したがって， ccr と c0 の差は Ti 合金においては無視要であると言える．この点に関しては原子スケールでの材料することができ，ccr＝c0 と考えて良い(21)．また T0 は溶質濃強度学や熱力学との融合が重要になってくるが，未だこのよ度が増加するにつれて単調に減少するので， c0

は oc

0 にほぼ

比例することになる．図に第一原理計算から算出した平衡濃度 oc0 と測定された臨界濃度 ccrが，近似的には ccr

ます適用例が増えることが期待される．

(22)(23) の比較を示す．臨界濃度 ccr の実験結果は研究者によってばらつきが見られる＝o c

うな取り組みは黎明期にあり，今後は合金設計に向けてます文

献

0 と扱ってよいと考えられる．それゆ

え平衡濃度の第一原理計算結果を用いれば，合金組成が b相の安定性に与える影響を定量的に予測することができ，合図5

a 相( hcp )と b 相( bcc )での Ti Mo 合金の合金組成に対するエンタルピー曲線の計算結果(8)．

図6

第一原理計算から算出した平衡濃度 oc0 と測定された臨界濃度 ccr(22)(23) の比較．

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japan( 1 ) 東 健司軽金属，60(2010), 458
466.
( 2 ) 東 健司軽金属，60(2010), 411
418.
( 3 ) T. Uesugi, Y. Takigawa and K. Higashi: Mater. Trans., 46(2005), 11171121.
( 4 ) T. Uesugi and K. Higashi: Mater. Trans., 53(2012), 1699
1705.
( 5 ) T. Uesugi and K. Higashi: Comput. Mater. Sci., 67(2013), 1
10.
( 6 ) I. Matsui, S. Ono, Y. Hanaoka, T. Uesugi, Y. Takigawa and K.
Higashi: Philos. Mag. Lett., 94(2013), 6371.
( 7 ) T. Uesugi, M. Kohyama, M. Kohzu and K. Higashi: Mater.
Trans., 42(2001), 11671171.
( 8 ) T. Uesugi, S. Miyamae and K. Higashi: Mater. Trans., 54(2013), 484
492.
( 9 ) 上杉徳 照，宮 前 将 ，東 健司溶 融塩， 55 ( 2012 ) , 108 
114.
(10) I. Matsui, T. Uesugi, Y. Takigawa and K. Higashi: Acta
Mater., 61(2013), 33603369.
(11) 安里光裕，星野敏春まてりあ，37(1998), 564568.
(12) L. F. Zhu, M. Fri áak, A. Dick, B. Grabowski, T. Hickel, F. Liot,
D. Holec, A. Schlieter, U. K äuhn, J. Eckert, Z. Ebrahimi, H.
Emmerich and J. Neugebauer: Acta Mater., 60(2012), 1594
1602.
( 13 ) 田中 功，世古敦人，弓削是貴，小山幸典，大場史康，松永克志まてりあ，48(2009), 299302.
(14) 上杉徳照，東 健司軽金属，54(2004), 82
89.
(15) 上杉徳照，東 健司金属，80(2010), 410.
(16) C. Ravi, C. Wolverton and V. Ozoli ºn ¾s: Europhys. Lett., 73(2006), 719.
(17) H. Z. Borchers and P. Dropmann: Z. Metallk., 63(1972), 137
140.
(18) A. H. Cottrell: Report of a Conference on Strength of Solids,
Phys. Soc., London, (1948), 3038.
(19) R. Labush: Phys. Status Solidi, 41(1970), 659
669.
(20) T. Mukai, S. Suresh, K. Kita, H. Sasaki, N. Kobayashi, K.
Higashi and A. Inoue: Acta Mater., 51(2003), 41974208.
(21) L. Kaufman and M. Cohen: Prog. Metal Phys., 7(1958), 165
246.
(22) A. I. Antipov and V. N. Moiseev: Met. Sci. Heat Treat., 39(1997), 499
503.
(23) R. Boyer, G. Welsch and E. W. Collings: Materials Properties
Handbook: Titanium Alloys, ASM International, Ohio, (1994).

材料解析における ELNES/XANES の第一原理計算溝 口 照 康 栃 木 栄 太1) 柴 田 直 哉2)幾 原 雄 一3) 松 永 克 志

.

は じ

め

に

.

高精度・高速 ELNES/XANES 理論計算法の基礎

電子線エネルギー損失スペクトル(EELS)は主に透過型電ELNES/XANES スペクトルの理論計算において内殻電子子顕微鏡(TEM )を用いて測定され，最新の球面収差補正装が励起した際に生じる内殻空孔の効果を考慮することが重要置を備えた走査 TEM(STEM)を用いることにより原子分解である．図(a)(b)には酸化マグネシウム(MgO)の MgK

能でスペクトルを取得することができる(1)(3) ．また，シン端の実験スペクトルと計算スペクトルを示す．内殻空孔を含クロトロン放射光を用いて測定される X 線吸収スペクトル(XAFS)は高輝度光源と高感度検出器を組み合わせることにより高い検出感度と時間分解能でスペクトルを取得することができる(4)(5) ． EELS および XAFS スペクトルにあらわれる吸収端近傍微細構造はそれぞれ ELNES および XANESと称され，内殻電子が伝導帯に遷移する際の吸収スペクトルに対応している．ELNES と XANES における電子遷移が電気双極子遷移の選択則に従うため，ELNES/XANES のスペクトル形状は伝導帯の部分状態密度を反映する．つまり，ELNES/XANES は注目する元素の配位環境や化学結合に関する情報を有している．
一方で，ELNES/XANES スペクトルから原子配列・電子構造に関する情報を抽出するためには ELNES / XANES の理論計算が不可欠である．ELNES/XANES スペクトルの第一原理計算は近年盛んに行われており，一電子近似に基づく計算だけではなく，二粒子や多粒子理論に基づく計算も行わ
れ て い る(6)(8) ． ま た ， 材 料 科 学 の 分 野 で は ELNES /XANES が粒界や表面といった格子欠陥の解析に用いられている．格子欠陥から取得される実験スペクトルを解析するためには，格子欠陥の複雑な原子配列を考慮した負荷の高い理論計算が要求される．最近ではそのような負荷の高い計算を高精度かつ高速に行うことのできる計算法も開発されている(9)(12)．本稿では主に格子欠陥の ELNES/XANES を計算するのに有効な高精度・高速 ELNES / XANES 計算の基礎と応用について紹介する．また最後に ELNES / XANES 理
論計算に関する最近の話題に触れる．

図1(a),(b)MgO MgK 端計算スペクトルのスーパー
セルサイズ依存性と実験スペクトルとの比較．
計算は第一原理 LCAO 法の OLCAO コードを用いた．( c ) , ( d ) Al, AlN, Al2O3 の Al K 端の計算
スペクトルと実験スペクトルとの比較．計算には第一原理擬ポテンシャル法の CASTEP コードを用いた．

東京大学生産技術研究所准教授(〒1538505 東京都目黒区駒場 461)東京大学総合研究機構1)助教，2)准教授，3)教授
名古屋大学工学研究科教授
First Principles Calculation of ELNES/XANES for Materials Science; Teruyasu Mizoguchi, Eita Tochigi, Naoya Shibata, Yuichi
Ikuharaand Katsuyuki Matsunaga(Institute of Industrial Science, University of Tokyo, Tokyo. Inst. Eng. Inn., University ofTokyo. Nagoya University, Nagoya)
Keywords: first principles calculation, ELNES, XANES, coreloss spectroscopy, atomic and electronic structure
2014年 6 月19日受理[doi:10.2320/materia.53.414]

ミ ニ 特 集

まない基底状態の計算においては実験スペクトルを再現する

おいて重要な役割を果たしている．その物性は金属/セラミことはできない．一方で，内殻空孔を考慮しても，小さなスックス異相界面の性質に依存しており，界面近傍の原子・電ーパーセルでは内殻空孔を導入した原子間の相互作用が大き子構造の理解は不可欠である．特に金属と酸化物の格子ミス

く実験スペクトルを再現できない．内殻空孔間の相互作用をフィットが大きい場合は非整合界面が形成される．ここでは小さくするために大きなスーパーセルを用いる必要がある．

約 31と非常に大きな格子ミスフィットを有する Ni(111)/

図 1(b)から 54原子のスーパーセルではスペクトルの再現性

cubic － ZrO2 ( 111 )非整合異相界面の O K ELNES についてが改善しており，一方で128原子以上ではスペクトル形状が紹介する．この場合 Ni と cubicZrO2 をそれぞれ 2 および 3

ほぼ変化しないことが分かる．つまり MgO の Mg K 端を倍したスーパーセルを作製し格子ミスフィットを補償し正確に計算するためには，54～128原子程度の大きさのスー

た(13)．計算には酸素終端モデルの 99原子からなるスーパー

パーセルを用いればよいことが分かる．

セルを用い，スピン分極も考慮した．計算には第一原理擬ポ

このような ELNES / XANES の理論計算では内殻空孔をテンシャル法の CASTEP コードを用いた．界面近傍の原子考慮するために，内殻軌道を計算する全電子計算が用いられ構造を図( a )( b )に示す．同界面には Ni の On top 位置にてきた．一方で，内殻軌道は計算負荷がかかる割に化学結合ある酸素( Oontop )と Bridge 位置にある酸素( Obridge)が存在しにあまり関与しないため，価電子帯が主に関係する材料物性ており，両サイトの OK 端をそれぞれ計算した．計算スペを計算する際には擬ポテンシャル法のような内殻軌道をあらクトルと実験スペクトルとの比較を図 2( c )に示す．バルク

わに計算しない手法が用いられてきた．つまり，擬ポテンシの計算スペクトルは 9.6 mol  Y 安定化 cubic ZrO2 ( YSZ )ャル法を用いた ELNES / XANES 理論計算が可能になればから得られた実験スペクトルをよく再現している．Ni/ZrO2

計算速度が向上し，大規模な ELNES / XANES 計算が可能

界面における実験スペクトルは約 1.5 nm の電子プローブをになる．

もちいて測定した．界面から取得された実験スペクトルで近年擬ポテンシャルを用いた ELNES / XANES の第一原は，全体的なスペクトル形状はバルクのものと大きく変わら

理計算が開発されており，スペクトル形状だけでなく，スペ

ないが，ピーク C の強度が上昇しピーク D が不明瞭になっクトルの Chemical shift も高精度に計算できるようになってていることが分かる．そのような実験スペクトルで得られたきている(9)(12)．内殻軌道を計算しない擬ポテンシャル法で変化は計算スペクトルでもあらわれている．電子構造を解析

は，内殻空孔効果を厳密には取り入れることができない．そした結果，観察されたスペクトルの変化は Ni と O との結合

こで内殻空孔を含んだ擬ポテンシャル(励起擬ポテンシャル)に起因していることが分かった(14)．つまり Ni/ZrO2 の酸素を作製し，それを励起原子に用いることで内殻空孔効果を計の K 端ではピーク C および D 付近に界面化学結合に関する算にとりいれた．また従来行われてきた全電子計算法では基情報が含まれていることを示している．

底状態と遷移状態の全エネルギー差から遷移エネルギーを求めてきたが，擬ポテンシャル法では内殻軌道を含んでおらず
全エネルギー差だけから遷移エネルギーを算出することはで

触媒関連物質の ELNES/XANES

次に触媒関連物質への応用を示す(15) ． ELNES / XANES

きない．この問題を解決するために遷移エネルギーに対する内殻軌道の寄与を孤立単原子の計算によって取り入れた(10)(12) ．図 1 ( c )( d )に Al, AlN, Al2O3 の Al K 端の実験ス
ペクトルと計算スペクトルの比較を示す．計算には第一原理
擬ポテンシャル法の CASTEP コードを用いた(9) ． Al, AlN,
Al2O3 の Al K 端 に は そ れ ぞ れ 約 2.4 eV ， 約 4.0 eV の
Chemical shift が観察されるが，上述の手法を用いることで擬ポテンシャルでもその Chemical Shift を再現できることが分かる．この擬ポテンシャル法の最大の利点は計算速度である．実際に全電子計算法の WIEN2k コードと SCF 計算の速度を比較すると，擬ポテンシャル法の CASTEP コードは
約 3 倍近く高速である．つまり同手法は格子欠陥から取得された ELNES / XANES を計算する場合に非常に有効である．次に，本手法を界面等の格子不整合領域に利用した例を紹介する．

. ELNES/XANES 理論計算を用いた材料研究

金属/酸化物異相界面の ELNES

ま ず 金 属 / 酸 化 物 異 相 界 面 の ELNES に つ い て 示
す(13)(14)．金属とセラミックスの複合材料は先端材料分野に

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japan

図2( a ) , ( b ) Ni ( 111 )/ cubic ZrO2 ( 111 )異相界面モデル．(c)酸素 K 端スペクトルの実験と計算の比較．



は触媒化学の分野でも広く用いられており，スペクトルからを用いる必要がある．積層欠陥近傍の I2 O1, O2, O3 およ

貴金属/酸化物界面の原子・電子構造が解析されている．こび V O1, O2, O3 サイトの O K 端を系統的に CASTEP コ

こでは貴金属(Au, Ag, Cu, Pt)とルチル型 TiO2(110)界面にードにより計算した．各サイトの配位環境は異なっており，

おける酸素 K 端スペクトルの第一原理計算の結果を示す．

ピラミッド状(I2O2)や平面状(I2O1, VO1)サイトが存在計算には CASTEP コードを用いた．TiO2(110)表面の Ti 同している．各サイトからのスペクトルを図に示す．バルク

士を架橋している BridgeO が欠損している還元表面を仮定

Al2O3 の O K 端は計算で再現できている．また I2 O3, V 

した．同表面において貴金属元素の最安定吸着サイトを調べ，

O2, O3 サイトはバルク Al2O3 中に近い配位環境のためにそBridge O が元々占有していたサイト( Bridge site )がすべての OK 端形状はバルクのものと類似している．一方で，I2の貴金属で安定なことが分かった．同サイトに吸着した単O2 サイトはピラミッドの頂点に存在しているため波動関数

Au 原子は実際に観察されている(15)．貴金属に最近接の酸素が局在し， 545 eV 付近のピークが強くあらわれている．平サイト(O)からの OK 端の計算結果を図に示す．バルク

面状配位の I2O1, V O1 サイトでは全体的にブロードにな

TiO2 の OK 端は実験スペクトルをよく再現している．またることに加え低エネルギーにシフトしている．これは酸素のバルク TiO2 の O K 端と比較して貴金属が Bridge site に吸Net Charge が大きい(電子が多い)ことに起因している．

着すると図中矢印で示した部分にスペクトルの変化があらわれる．貴金属間のスペクトルの違いをみると Au, Ag, Cu で

. ELNES/XANES 理論計算に関する最近の話題はほとんどスペクトルに変化があらわれない．つまり貴金属
種によらず酸素は類似の電子構造を有していることがわか

最後に，ELNES/XANES 理論計算に関する最近の話題をる．一方で Pt においては矢印で示したピークが大きく低下
していることが分かる．各元素の化学結合を調べた結果を同図に示す． Pt は他の貴金属と比較して吸着エネルギーが大き い． Pt と Ti と の Bond overlap population ( BOP )が大 きいことから， Pt の強い吸着は Pt と Ti との強い共有結合に起因しており，そのような特異な電子構造が OK 端に影響を与えていることが分かった．


酸化物積層欠陥の ELNES

次に同手法をアルミナ(Al2O3)積層欠陥に適用した研究を紹介する(14)．図にアルミナ(11̃00)面積層欠陥の構造を示す．同積層欠陥は I2 構造と V 構造が実験的に確認されており，それぞれ 0.46, 0.41 J / m2 の形成エネルギーを有している(16)．アルミナは複雑なコランダム型構造を有し，積層欠
陥の ELNES 計算においては 160～200 原子のスーパーセル

図3



(a)TiO2(111)表面上貴金属(Au, Ag, Cu, Pt)モデ
ル，共有結合密度(BOP)，結合エネルギー．(b)貴金属近傍酸素(図 3 ( a )中 O)における酸素 K
端計算スペクトル．

図4

アルミナ(11̃00)面積層欠陥原子構造 I2 モデルとV モデル．積層欠陥近傍の原子サイトの拡大
図．点線が積層欠陥位置を示し，各原子サイト
拡大図に酸素の Net Charge の値を示す．

ミ ニ 特 集図6

図5

アルミナバルクおよびアルミナ積層欠陥( SF )からの酸素 K 端スペクトル．

(a)Er 添加ガラスファイバー(EDFA)の高分解能
HAADFSTEM 像．Er の原子サイトが明瞭に観察されている．( b )液体メタノールの C K 端の実験と計算の比較．実験スペクトルは文献より引用(28)(29)．

紹介する．本稿で紹介した研究例では，一様電子ガスモデル

情報だけではなく，分子振動などの動的な情報も含まれていをもとにして KohnSham 方程式から導かれた密度汎関数理ることが明らかになっている(18) ．また入射電子の単色化装論(DFT)の局所密度近似(LDA)や一般化勾配近似(GGA)が置(モノクロメーター)を用いることで EELS のエネルギー

用いられている．本稿で紹介したように DFT LDA / GGA

分解能が数十ミリ eV にまで向上し，赤外領域の振動スペクに基づく第一原理擬ポテンシャル法(CASTEP コードなど)

トルを STEM で測定することも最近可能になっており，適を用いることにより，複雑な構造の ELNES / XANES を高切な手法を用いることでそのような赤外領域の振動 EELS

精度かつ高速に計算することができる．また最新の球面収差

スペクトルの第一原理計算も可能である(19)．

補正 STEM を用いることで，図( a )に示すように非晶質

一方で，DFTLDA/GGA に基づく第一原理計算では，軽ガラス中の重元素ドーパント(エルビウム)を原子分解能で観元素( Li, Be 等)の K 端，軽金属元素( Na, Mg, Al 等)の L2,3

察することが可能になっており(17) ，非晶質材料の ELNES

端およびホワイトライン(遷移金属の L2,3 端，ランタノイド

理論計算にも本稿で紹介した高速計算法は非常に有効であの M4,5 端等)を計算できない．軽元素の K 端と軽金属元素

る．実際に約100原子の非晶質モデルの中の約30原子サイトの L2,3 端では内殻空孔と遷移電子間のエネルギー差が小さからのスペクトルを計算したところ， 16 並列計算機を用い

く，電子―ホール(エキシトン)の二粒子間の相互作用を正確て 1 日で計算が終了している．さらに固体だけではなく，に取り入れる必要がある．そのためには二粒子ハミルトニア

液体の ELNES/XANES 理論計算も近年実現している．図 6ンで構成される Bethe Salpeter 方程式( BSE )を解く必要が( b )にはメタノールの C K 端の実験と計算スペクトルを示ある(6)(7)(20)(22) ．さらにホワイトラインの計算においてはす．単純にメタノール単一分子では液体の実験スペクトルを電子ホール相互作用に加えて部分的に占有された 3d 軌道

再現できないが，分子―分子間相互作用を考慮した計算を行や 4f 軌道に存在する電子との相互作用も考える必要があうことで実験スペクトルをよく再現できる(18) ．さらに，液る．そのような多粒子の計算にはスレーター行列式の線形結体から取得される ELNES には液体を構成する分子の静的な合を多電子波動関数の基底関数とした Configuration Inter-

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japanaction ( CI )計算が必要になる(6)(8)(23) ．二粒子計算や多粒子計算は近年盛んに行われており，リチウムイオン電池やキャパシタ材料中の格子欠陥の解析に用いられつつある(24)(27)．

. ま

と

め

本稿では ELNES / XANES 理論計算の中で，主に材料の格子欠陥における ELNES / XANES スペクトルを計算するのに有効な高速計算手法を紹介した．球面収差補正 STEMを用いて単一原子カラムから ELNES スペクトルを取得する
ことや，高輝度放射光を用いて高い検出感度と時間分解能で
XANES スペクトルを取得することが最近可能になりつつある．しかしながら材料研究者の目的はスペクトルの取得ではなく，スペクトルから材料に関する知見を得ることである．
ELNES/XANES スペクトルを解釈してそのような知見を得るためには，ELNES/XANES スペクトルの第一原理計算が不可欠である．本稿で紹介したように ELNES / XANES 理
論計算も近年進展があり，数百原子の複雑な計算を高精度かつ高速に行うことや，一電子の枠組みを超えた多粒子理論に基づく計算も可能になりつつある．ユーザーインターフェスを備えた第一原理計算コードも開発され，実験を主とする研究者が日常的に第一原理計算を使うことが当たり前になりつつある．そのような材料研究者が ELNES / XANES の第一原理計算を行うことはそれほど難しいことではない．本稿がELNES/XANES 理論計算を実践するための一助になれば幸いである．
本稿で紹介した研究は新学術領域研究「ナノ構造情報のフ
ロンティア開拓」をはじめとした科学研究費補助金( Nos.
25106002, 25106003, 26249092, 26630302)，および生産技術研究所選定研究( No. 5504850103 )のサポートを受けて行われた．また ELNES / XANES 理論計算は，大阪府立大学
池 野 豪 一 先 生 ， Link äoping University の W. Olovsson 先生，京都大学田中功先生との共同で行われた．OLCAO

コードを用いた計算は University of MissouriKansas Cityの P. Rulis 先生と W. Y. Ching 先生との共同で行われた．

( 6 ) T. Mizoguchi, W. Olovsson, H. Ikeno and I. Tanaka: Micron.,41 (2010), 695709.
( 7 ) W. Olovsson, I. Tanaka, T. Mizoguchi, P. Puschnig and C.
AmbroschDraxl: Phys. Rev. B, 79(2009), 041102(R).
( 8 ) H. Ikeno, T. Mizoguchi and I. Tanaka, Phys. Rev. B, 83(2011), 155107.
( 9 ) SP. Gao, CJ. Pickard, MC. Payne, J. Zhu and J. Yuan: Phys.
Rev. B, 77(2008), 115122.
(10) T. Mizoguchi, I. Tanaka, S. Gao and CJ. Pickard: J. Phys.:
Cond. Matter, 21(2009), 104204.
(11) SP. Gao, CJ. Pickard, A. Perlov and V. Milman: J. Phys.: Cond.
Matter, 21(2009), 104203.
(12) DR. Hamann and DA. Muller: Phys. Rev. Lett., 89(2002),
126404.
(13) K. Matsunaga, T. Sasaki, N. Shibata, T. Mizoguchi, T.
Yamamoto and Y. Ikuhara: Phys. Rev. B, 74(2006), 125423.
(14) T. Mizoguchi, K. Matsunaga, E. Tochigi and Y. Ikuhara:
Micron., 43(2012), 3742.
(15) N. Shibata, A. Goto, K. Matsunaga, T. Mizoguchi, T.
Yamamoto and Y. Ikuhara: Phys. Rev. Lett., 102(2009),
136105.
(16) E. Tochigi, N. Shibata, A. Nakamura, T. Mizoguchi, T.
Yamamoto and Y. Ikuhara: Act Mater., 58(2010), 208215.
(17) T. Mizoguchi, S. D. Findlay, A. Masuno, Y. Saito, K.
Yamaguchi, Y. Ikuhara and H. Inoue: ACS Nano, 7(2013),
50585063.
(18) Y. Matsui, K. Seki, H. Hibara and T. Mizoguchi: Scientific
Reports, 3(2013), 3503.
(19) T. Miyata, M. Fukuyama, A. Hibara, E. Okunishi, M. Mukai
and T. Mizoguchi: Microscopy, (2014), in press. doi:10.1093/
jmicro/dfu023(20) G. Onida, L. Reining and A. Rubio: Rev. Mod. Phys., 74(2002), 601
658.
(21) W. Olovsson, I. Tanaka, T. Mizoguchi, G. Radtke, P. Puchnig
and C. AmbroshDraxl: Phys. Rev. B, 83(2011), 195206.
(22) W. Olovsson, I. Tanaka, P. Puschnig and C. AmbroschDraxl:
J. Phys.: Cond., 21(2009), 104205.
(23) H. Ikeno, FMF. de Groot, E. Stavitski and I. Tanaka: J. Phys.:
Cond. Matter, 21(2009), 104208.
(24) S. Ootsuki, H. Ikeno, Y. Umeda, H. Moriwake, A. Kuwabara,
O. Kido, S. Ueda, I. Tanaka, Y. Fujikawa and T. Mizoguchi:
Microscopy, 3(2014), 249253.
(25) K. Kubobuchi, H. Ikeno, M. Mogi, I. Tanaka, H. Imai and T.
Mizoguchi: Appl. Phys. Lett., 104(2014), 053906.
(26) S. Ootsuki, H. Ikeno, Y. Umeda, H. Moriwake, A. Kuwabara,
O. Kido, S. Ueda, I. Tanaka, Y. Fujikawa and T. Mizoguchi:
Appl. Phys. Lett., 99(2011), 233109.
(27) H. Ikeno, T. Mizoguchi, Y. Koyama and I. Tanaka: J. Phys.
Chem. C, 115(2011), 1187111879.
(28) M. Nagasaka, T. Hatsui, T. Horigome, Y. Hamamura and N.
Kosugi: J. Ele. Spect., 177(2010), 130134.
(29) N. Kosugi, H. Yamane, M. Nagasaka and J. Nakane: Inst.
Molec. Sci. Ann. Rev., (2011), 3233.

CASTEP コ ー ド に つ い て University College London の C.
J. Pickard 先 生 と Accelrys ( BIOVIA ) 社 の A. Chatterjee 博

士から貴重なご助言をいただいた．ここに謝意を表する．

文献( 1 ) セラミックス特集電子顕微鏡技術と理論計算の新展開，
2009年 9 月号．
( 2 ) K. Kimoto, T. Aasaka, T. Nagai, M. Saito, Y. Matsui and K.
Ishizuka: Nature, 450(2007), 702704.
( 3 ) R F. Egerton: Electron energy
loss spectroscopy in the electron microcopy, Plenum Press, New York., (2010).
( 4 ) J. St äohr: NEXAFS Spectroscopy, Springer, Berlin, (1992).
( 5 ) I. Tanaka, T. Mizoguchi, M. Matsui, S. Yoshioka, H. Adachi,
T. Yamamoto, T. Okajima, M. Umesaki, W Y. Chig, Y. Inoue,
M. Mizuno, H. Araki and Y. Shirai: Nat. Mater., 2(2003), 541
545.



★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
溝口照康
2002年 京都大学・材料工学専攻・博士課程修了
2002年～2005年 京都大学，東京大学，米国ローレンスバークレー国立研究所にて日本学術振興会特別研究員
2005年10月～2009年11月
東京大学・総合研究機構・助手，助教
2009年12月～(現在） 東京大学・生産技術研究所・准教授
専門分野ナノ物質設計工学◎第一原理計算と STEM EELS を用いた原子分解能物質計測に関する研究に従事．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

溝口照康

栃木栄太

柴田直哉

幾原雄一

松永克志

ミ ニ 特 集

材料の組織形成とその理論―第 2 回―
～スピノーダル分解，析出粒子の形状と配向～
宮

.

崎

亨

スピノーダル分解

･ スピノーダル分解の概説
スピノーダル分解は比較的濃度の高い合金で生じる典型的な相分解であり，決して特殊な分解機構ではない．金属・合
金は原子配列の仕方の数が多く，配置のエントロピーが大き
いが，セラミックスや高分子では，分子配列のため，原子配列に制限がありエントロピーが小さい．そのため，これらの物質では，自由エネルギーはエンタルピー主体となり，相分
離はスピノーダル型の相分解を生じる場合が多い．そのため，従来からの金属材料のみならず，ガラス， GaAsInP に代表される混晶半導体，セラミックス，高分子材料にいたるまでスピノーダル分解が利用されており，材料科学に携わる者にとっては魅力ある研究課題である．本章では，このようなスピノーダル分解について，まずその概念と自由エネルギ
ー的考え方，さらには非線形な部分をも含めた動力学について概説し，次いで，後半では種々の材料でのスピノーダル分解の例を紹介する．
合金の組成 c0 がスピノーダル線の内側にある場合には，
図.(a)に示すように，わずかな濃度変動が生じると系の自図 3.1

スピノーダル分解における自由エネルギー変化と状態図．

由エネルギーが G0 から G1 へ減少するので，その濃度変動は安定化する．この場合には微少な濃度変動から相分解が開ノーダル領域という．実線はバイノーダル線であり，この範

始し，連続的に濃度変動が大きくなって，最終安定組成の c3

囲内では相分解が生じ，実線と点線に囲まれた領域では核形と c4 に 達 す る ． こ の 相 分 解 形 式 を ス ピ ノ ー ダ ル 分 解

成成長型(NG)の分解が生じるとされている．この分解を( spinodal decomposition )と呼ぶ．この型の分解が生じる組

知るには，スピノーダル分解によって具体的にどのような分

成範囲は，自由エネルギー濃度曲線の 2 つの変曲点の間，解が生じるのか，どのような組織が期待されるか，さらにスすなわち &2G /&c 2＜ 0 の領域である．各温度における自由エ

ピノーダル線を挟んで相分解様式が一変するのか，などを知

ネルギーの変曲点の軌跡は，図3.1(b)の点線のようになり，らなければならない．これを知るためには拡散方程式を解その内側ではスピノーダル分解が生じるので点線内部をスピき，スピノーダル分解の動力学を知る必要がある．この問題

名古屋工業大学名誉教授(〒4708555 名古屋市昭和区御器所町)
The Formation of Microstructure in Materials and Its Theoretical Basis ()～Spinodal Decomposition, Morphology of Precipitates～;
Toru Miyazaki (Emeritus Professor, Nagoya Institute of Technology, Nagoya)
Keywords: nonlinear analysis of spinodal decomposition, shape and alignment of precipitates, modulated structure, elastic interaction energy
2014年 3 月27日受理[doi:10.2320/materia.53.419]

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japan

は1960年頃 Cahn らを中心に取り上げられて以来，理論的発によって定まる R( b)を持っており，式(3.4)に従って振幅を展が進んだ．次にその取り扱いについて簡単に記述する．

増大または減衰する．式( 3.4 )の G0″は変態を促進する化学的駆動項であるが，弾性歪エネルギー項 2h2Y〈hkl 〉および界･ カーン(Cahn)の線形スピノーダル分解理論

面エネルギー項 2Kb2 は共に正で分解の阻止項である．この合金の相分解過程は，基本的には式(3.1)のカーンとヒリ

うち 2h2Y〈hkl 〉は一 般に結 晶方位依 存性を 持つ． したが っアード(CahnHilliard)(1)の非線形拡散方程で記述される．

て，弾性係数 Y〈hkl 〉の最も低い方向の波のうち，最大の振幅{DÃ (&&xc)}－2KÃ &x

拡大係数 R ( bm )を持つ波が時効時間の経過につれてその振

&c &
＝
&t &x

&4c
4

(3.1)

こ こ で ， DÃ は 相 互 拡 散 係 数 ， K
Ã は勾配エネルギー係数

幅を指数関数的に増大させ合金組織を支配するようになる．
〈 100〉方向に高低濃度
多くの合金では Y〈100〉が最低なので，(gradient energy coefficient)で，KÃ ＝Mc(c0, T )K (K は濃度域が周期的に並んだ，いわゆる〈100〉変調構造組織になる．

勾配エネルギー係数)である．式( 3.1 )は非線形方程式なの

一方， h が小さくて 2h 2Y〈hkl 〉の値が | G0″| に比較して極めで，その正確な取扱いは解析的にかなり困難であるため，て小さいか，または 2h 2Y〈hkl 〉は大きくとも Y〈hkl 〉の方位依

Cahn らは非線形項を無視した線形方程式を導出し，相分解存性がほとんど無い等方弾性体の場合には，種々の方位の分を解析的に取り扱った．その線形方程式から濃度変動量(c－解波がほぼ同程度の bm と R ( b )を持ち，これらの波が合成c0)は，されて出来る分解組織には方向性がなく，いわゆる「まだらc－c0＝A( b, 0)exp{R ( b)t}cos( bx )2
2
R( b)＝－MVm(G0″＋2h2Y〈hkl 〉＋2K b ) b

構造(mottled structure)になる．
(3.2)

このスピノーダル線形理論は，古典的核生成の世界に新しと書き示される(1)．ここで R( b)は振幅拡大係数と呼ばれ，い観点を与えた点で画期的なものであった．しかしながら，

波数 b に対して図示すると図.となる．最大振幅拡大係数

線形理論であったためにスピノーダル臨界組成での相分解がR( bm)を与える波数 bm は &R( b)/&b＝0 より，

記述できず，もともと連続である相分解機構をスピノーダル

bm＝(1/2)[－(G0″＋2h2Y〈hkl 〉)/K ]1/2

(3.3)

また，その時の R( bm)は式(3.4)で与えられる．
R( bm)＝MVm(G0″＋2h2Y〈hkl 〉)2/8K

線を挟んで，核生成―成長機構とスピノーダル分解の 2 つの別の機構の如く認識されてきた．しかしこれは線形理論で(3.4)

あったためで，非線形理論を解くことにより，形成組織はかさらに， R( b)が正になるか負になるか，つまりその波の振なり異なるものの，両者は一連の現象である事が認識されて幅が，時効によって，増幅・減衰するかの臨界波数 bC は式

いる．

(3.2)より，G0″＋2h 2Y〈hkl 〉＋2Kb2＝0，すなわち，

bc＝[－(G0″＋2h 2Y〈hkl 〉)/2K ]1/2

(3.5)

G0″は G0 の濃度 c による 2 階微分を意味する．bm と bC の関

係は bm＝bC/ 2 である．

･ 非線形スピノーダル分解理論
Cahn による線形な取り扱いは，分解初期の濃度変動の小さい時にしか適用できない．分解後期では省略された非線形式(3.4)および図3.2が意味するところは次のようである．

項を考慮する必要がある．これに関する研究は Cahn 以後，時効前(t＝0)に若干の濃度ゆらぎが過飽和固溶体中に存在す

Khachaturyan(2) など多くの人たちによって，拡散方程式のれば，これのフーリエ成分である各正弦波は各々の波数 b非線形項を取り入れた計算が行われている．その際，多くの研究者が固溶体自由エネルギーとして正則溶体近似式を用いている．過飽和固溶体の自由エネルギー濃度曲線は，合金の種類や温度によって種々な形状を有している．したがって，
正則溶体近似では複雑な実際合金の自由エネルギーを表現できず実用性に欠ける．その為，ここでは様々な過去の固溶体
エネルギー式を表現できるように高次式が用いられている．
この手法は式(3.1)の CH 拡散方程式をほとんど省略せずに取り扱っており，正確に相分解過程を表すことのできる手法の 1 つである．
固溶体のエネルギーを一般的に表現するために，式(3.6)のように溶質濃度 c の高次式で自由エネルギー G を表わす(3)．
G＝ancn＋an－1cn－1＋……＋a 2c 2＋a1c＋a0(3.6)

式(3.6)によって，どのような自由エネルギーの形状でもほぼ表現することができる．次に，相互拡散係数 DÃ と自由エネルギー G との間には，式(3.7)の関係があることを利用
図 3.2



スピノーダル分解における振幅拡大係数と波数の関係．

して，両者の具体的関係を求める．
DÃ ＝M(&2G/&c2)

(3.7)

講義ノート

その際，濃度 c を合金の平均組成 c0 からの組成変動量 q で＝0.17)では，式(3.9)の[]内の第 1 項だけでは相分解は生置き換えた方が都合が良いので， q ＝ c － c0 とおく．式( 3.6 )じないが， D1 以下の非線形項によって相分解は進行する．

および(3.7)より，DÃ は q の n 次多項式(3.8)となる(3)．

更に，第 1 項が正の NG 組成領域でも，第 1 項は正である

DÃ (x, t )＝D0＋D1q(x, t )＋D2q2(x, t )＋……＋Dnqn(x, t ) (3.8)にもかかわらず，非線形項の働きで相分解する．このことは

Di ( i ＝ 0, 1, … , n )は合金の平均組成 c0 に依存する関数であ合金の相分解を統一的に理解する上で重要な点である．式

る．式( 3.8)は，相互拡散係数 DÃ のテーラー展開であり， DÃ(3.9 )を用いて，スピノーダル組成を挟んだ 3 組成の合金にが場所 x と時間 t における組成変動量 q(x, t )の関数であるこ

ついて相分解シミュレーションした結果を図.に示す．

とを示している．例として，ここでは組成 0.5を中心に左右( b ) は 丁 度 ス ピ ノ ー ダ ル 組 成 cS ＝ 0.17 の 合 金 の も の で ，対象な n ＝6 の場合の各 Di の組成依存性を図.に示しておCahn の線形理論では組成ピークは発生しない筈である．しく．この場合のスピノーダル組成 cs は0.17および0.83，バイ

かし，この計算では非線形項を考慮しているため，スピノー

ノーダル組成 ce は 0.02と 0.98 で， D0 はスピノーダル領域でダル線上の臨界領域でも核生成過程を計算することができ

負，バイノーダル領域で正の値を持つ．次に濃度変動 q をフる．( a )はスピノーダル組成よりも外側のいわゆる N G 領

ーリエ級数で表現し，Cahn の示した非線形拡散方程式(3.1)

域であるが，数は少ないが，濃度ピークが形成されている．

と式(3.8)から，式(3.9)に示す非線形拡散方程式のフーリエ

実 際 合金 の 組織 もそ の よ うに な って い る(前 号の 図 2.2 参表現式が得られる．

照)．相分解の駆動力は，線形成分と非線形成分とに分ける&Q(h)/&t＝－(hb)2[(D0＋2h2Kb)Q(h)ことができ，それらの組成依存性は図.のように示すこと＋(1/2)D1R(h)＋(1/3)D2S(h)ができる．ここでは非線形成分として D1 項を代表として示＋(1/4)D3T(h)＋(1/5)D4U(h)＋.........] (3.9)

してある．溶解度間隙(miscibility gap)の中央付近の合金でここで Q(h)は波数スペクトル，R(h), S(h), …は Q(h)のは，駆動力は主に D0 項で与えられるため，相分解は線形方]内

程式で十分記述できる．しかし，合金組成が減少すると，の第 1 項は，Cahn の線形方程式と同等で，すでに存在する

D0 項による駆動力が消滅するとともに，非線形 D1 項による

1 階，2 階…のたたみ込み関数である．なお，上式の[濃度フーリエ波が独立に成長，減衰する速度を示している．

駆動力が増大してくる．したがって，相分解モードは図 3.4

第 2 項以後が非線形部分でフーリエ波間の相互干渉による(b)に示すようにスピノーダル線付近で両分解機構の重畳し波の合成・消滅の速度を示している．スピノーダル組成( cS

たものとなる．
なお，更に析出限界線に極めて近い過飽和度の低い低濃度
域 で は ， 第 4 回 の 第 8 章 で 記 述 す る よ う に Gibbs 
Boltzmann の自由エネルギーそのものに問題があり，これに基づく拡散方程式にも問題があると考えられる．
･ 種々の材料におけるスピノーダル分解とその応用
合金

スピノーダル分解により相分解する合金は，これまでにかなりの系で報告されて来ている．それらの中には，すでに実用材料に応用されたものもあるし，また，将来実用の期待されるものも存在する．以下にそれらのいくつかを紹介する．
FeCrCo 磁石合金は，スピノーダル分解を利用している

典型的な合金である．分解によって合金中に均一に形成される FeCorich 相と Crrich 相とが磁場中時効により方向性をもって分布し，大きな保磁力(約600エルステド)が得られている．スピノーダル分解が磁場の影響を強く受けることを巧みに利用している点では，スピノーダル型磁石合金(アルニコ合金)と同じであるが，ねじ切り，打ち抜き，圧延等の加工性がより優れており実用化されている．その他，スピノー
ダル分解を利用している永久磁石には， CuNiFe, Cu NiCo, FeNiAl 合金等がある．FeMo 2 元合金はスピノーダ

ル分解によって典型的な変調構造を形成して(前号第 2 章図
2.2 参照)，ビッ カース 硬度 1100 に達す る高硬度 が得ら れる．これらに Co, V を添加した FeMoCoV 合金において抗張力 400 kg / mm2 を越す高強度が得られる(4) ．スピノー
図3.3

拡散係数の組成依存性．

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japanダル領域を元素添加によって制御することは，超高強度材料




図3.4

非線形拡散方程式に基づく各組成の相分解シミュレーションスピノーダル組成cS＝0.17．

表 3･ 1

種々の合金における粗大化速度指数 m 値(lm＝kt )．
合金m 値(l＝kt)

CuNiFe

4～ 5

Au60Pt

9.3

Au40Pt

4.8

FeWCo

6.6

NiCuSi

4～ 7

低電気抵抗と共に，強靭化が要求されつつあり，スピノーダ
ル分解型 Cu 9Ni 6Sn 合金は，高強度形の有力な候補の 1つとされ実用化に向けて研究されている．
多くの相分解組織の粗大化は，オストワルド成長により進行するとされているが，スピノーダル分解による変調構造の多くは，表.に示すように成長粗大化指数が m ＞ 3 で成長が遅く中には殆ど成長しない場合がある．この現象は粒子間弾性相互作用によるもので，実用的に興味深い．この現象の詳細は第 3 回の 5 章で解説する．
今までの話では，暗黙のうちに 2 相分離型の合金に限定
図3.5

相分解モードと駆動力の関係．

されていた．しかしながら，スピノーダル分解は何も相分離型合金にのみ生じるものではない．FeSi 規則合金は11 at
Si 付近で低磁歪を示すが，図.に示すように，規則相が開発における 1 つの指針となり得るであろう．スピノーダ

B2 規則相と D03 規則相とにスピノーダル分解によって 2 相

ル分解による高強度化を利用したものには IC 素子などのリ分離 する(5) ．ま た高 透磁率 合金 として 有名 なセン ダス トードフレーム材として考えられている Cu
Ni
Sn 合金がある．

( Fe Si Al )合金においても，規則相の相分離が生じており

IC の高集積化に伴い，リードフレームには高い熱伝導性，

スピノーダル分解との関係が興味深い．この他，ホイスラー



講義ノート

図3.6

FeSiAl 合金の B2＋DO3 規則相分解．

合金 Cu2MnAl, Cu Zn 合金， Fe Al Co 合金などにおいても，規則相におけるスピノーダル分解の存在が明らかにされ
ている．
半導体材料

光通信材料として知られる GaAsInP 四元合

金には溶解度間隙(miscibility gap)が存在するため，素子作
製 過 程 で 2 相 分 離 を 起 こ す(6) ． そ の 結 果 ， ツ イ ー ド 構 造( tweed structure )を形成し，電子論的に予測される特性が損なわれる．これはスピノーダル分解が材料特性に対し負の

図 4.1

格子ミスフィットの差による g′の形状と配列変化．h(a) 0.00563, (b) 0.00151.

効果を及ぼしている例である．
ガラス

ガラスのスピノーダル分解については，古くから.

析出物の安定形状と配向

SiO2 CaO Na2O (乳白ガラス)， SiO2 Na2O B2O3 (バイコー

ルガラス)， SiO2 Li2O など，多くの系で研究されており，ゾーンあるいは析出物には，球状，立方体状，板状などの分解により生じる微細構造の観察が先に述べた Cahn らによ

形状と配向(板状，棒状粒子が地相のどの結晶方向になるか)る理論的追究の契機になっている．また，この分解は実用上が様々になっている．これらは合金の諸特性に大きな影響を重要であり，例えばバイコールガラスではスピノーダル分解与えるので，組織を制御する上でこれらの原理を知ることはを巧みに利用している．すなわち分解により SiO2 ガラス相

きわめて重要である．ここではこの問題について説明する．

と Na2OB2O3 ガラス相とに分け，次に化学処理によって後(Ni3AI)析出粒子であるが，地相
図.は，Ni基合金中の g′

者を溶解し，最後に高温で焼結して無孔質の高ケイ酸ガラとの格子面間隔の差(格子ミスフィット)を変化させることにス，つまりバイコールが得られる．このような実用上の研より，同じ g′粒子でも，球状(b)や立方体状(a)の形状にな

究，利用と同時に基礎的な研究が主に X 線小角散乱法によることがわかる．また，特定の方向に配向・配列している場

りかなり詳しくなされているが，ここでは省略する．

合やランダムに分布している場合もある．

セラミックスセラミックスのスピノーダル分解についての研究は比較的少なく，基礎的な研究がなされているにすぎ. 析出粒子の安定形状ない．しかし，最近のセラミックスブームで注目されている

.. 弾性歪エネルギーの形状依存性

部分安定化ジルコニア(PSZ)においてスピノーダル分解の有地相とは異なる弾性係数をもつ析出物が，地相(V)中に存無が議論されている．

在している不均質系(Inhomogeneous System)の弾性歪エネ

高分子材料

ルギーは次式で与えられる(7)(8)．

数種の高分子素材を人為的に組み合わせて有用な性質をねらった，いわゆるポリマーブレンドや高分子のEstr( p)＝(1/2)∫V sji e ij dv(4.1)

共重合体などにおいてもスピノーダル分解による相分離が多sji は応力，e ij は弾性歪，dv は小領域の体積である．析出粒

くの系で知られている．これらの相分離組織の一例として，子の形状を回転楕円体( p軸比)で近似すると，上式は析出

PS / PVME 系のスピノーダル分解が有るが，合金などと異物の単位体積当たり，次式のように簡単になる(9)(10)．

なり，2 相間の間隔は数 mm とかなり大きく，また歪が小さ
Estr＝－(1/2) f (1－f )s Iij e T
ij Vm

(4.2)

いために等方性組織を呈している．小角散乱実験などによる

s Iij は析出粒子の内部応力，e T
ij はアイゲン(eigen)歪で析出

基礎的研究もかなりなされており，Cahn の線形理論との比
相と母相間の格子ミスフィットに相当し，e T
ij ＝ e( c2 － c1 ) dij,較検討はもとより，分解後期の組織成長がスケーリング則に( e ＝( ap － am )/ am )で記述される． dij はクロネッカーのデル基づいて解析されている．

タである．内部応力 s Iij は次のように求められる．その不均質析出物が作り出している応力場と全く同じ応力場が，地相

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Materia Japan

と弾性率の等しい仮想的な析出物(等価介在物)によって作り出されると想定すると次の関係が成立する．
cs Iij＝Cijkl(e ckl－e T
i jkl(e kl－e kl )kl)＝C (4.3)

ここで Cijkl および C 
i jkl はそれぞれ地相と析出相の弾性定数，
e ckl は拘束歪，すなわち弾性歪およびアイゲン歪(概念的には

塑性歪の一種とみなすことが出来る)を含んだ全歪であり，eTkl はこの等式を成立させるような等価介在物のアイゲン歪で，これを等価変態歪と言う． e ckl と e T
ij の間には，式( 4.4 )の関係が導かれている．
e cij＝(1/4 p)cmnkl G̃ijmn e T
kl

(4.4)

G̃ijmn は歪分布に関するグリーン関数で，回転楕円体の軸比p (＝ c/ a )の関数として具体的に与えられている(9)(10)．したがって，式( 4.3 )と式( 4.4 )を連立方程式として解くと， e ckl
Iと eTkl は実験的に求めkl が求まり，それより s ij が求まる． e られるので，Estr( p)はただちに計算できる．
図.は，NiAl 合金中の g ′相についての Estr( p)と軸比 p

図4.2

析出物の形状による弾性歪エネルギーの変化．

図 4.3

粒子の形状と自由エネルギー
Ni Al 合金中の g ′変化．

の関係である．横軸の右半分は棒状を示すが軸比が a/c で表されているので注意されたい．この結果から明らかなように，
a / c ＝ 1 すなわち球状で最大の弾性歪エネルギーを有し，板あるいは棒状になると減少するが，板が最も弾性エネルギーを減少させることがわかる．このような関係はこの合金だけでなく，全ての場合に定性的に成立する．
.. 界面エネルギーの形状依存性
核が形成される初期段階では，ゾーンや析出物の界面は緩やかな濃度分布をで持っているが，この段階をすぎると濃度勾配は徐々にシャープになり，その合金系に特定の界面エネ
ルギー gs を示すようになる．析出粒子の形状を回転楕円体で近似すれば，回転楕円体の界面エネルギー Esufr は，サイズ r と軸比 p (＝ c / a )を用いて次式で示される． gs は比表面積当たりの界面エネルギーである．
Esufr＝S(P )gs,

S( p)＝gs pr 2 p－(2/3)[2＋F( p)]

(4.5)

P＜1;

F(P )＝[2P 2 (1－P 2)]log{[1＋ (1－P 2)/P }

P＝1;

F (P )＝2

P＞1;

F (P )＝[2P 2] (P 2－1)]tan－1 (P 2－1)

ここで，S( p)は楕円体の表面積，r は回転楕円体と同体積の球形粒子の半径である．
.. 析出粒子の安定形状
これらの結果を用いて，析出粒子の全エネルギー Estr ( p )(Ni3Al)相に対して計算するとV＋Esurf( p)を NiAl 合金の g′
図.のようになる．図の曲線は P ＝ 1 の球状粒子を基準として示され，図中の数字は球状粒子の半径を示している．粒や FeMo 合金のようにアイゲン歪が非常に大きな系では，径が小さい場合には，界面エネルギーが支配的なので時効初期の小さな析出粒子の段階ですでに板状が安定である．

Estr ( p) V ＋ Esurf ( p )が最小になるのは球状であるが，粒径が大きくなるにつれて棒状ないしは板状となり，最終的に板状

. 析出粒子の安定形状および非整合化の影響が安定となる．このような傾向は，特定な結晶面の界面エネ

析出物の形状で注意しなければならないのは，地相と析出ルギーが他の結晶面と極端に異なる場合を除き，一般に多く相の界面の非整合化である．粒径の増大にともなって整合界の析出物に成立するものである．アイゲン歪の小さな析出物

面は非整合化する．このことは次のことから容易にわかるで

では，大きな粒子径まで球状が安定であるのに対し，AlCu

あろう．すなわち，地相とゾーンの間の格子面間隔は溶質濃



講義ノート

度の差によって，一般に若干異なるが，析出粒子径が小さく

粒子形状や次節の 4.3節で記述する粒子の配向，配列に及ぼ

粒子中に含まれる原子面の数が少ない場合には，界面におけす界面エネルギーの働きが増加する．その結果，粒子表面がる原子面の対応すなわち整合を保つことができても，サイズ

凸凹の不規則形状になり，配向，配列も緩んでくる．

が大きくなって原子面数が増加するとそのくい違いは積算されて，ついには対応が困難になり整合が破れる．このような. 析出粒子の配向と配列場合には，一定数の原子面ごとに対応のつかない原子面が存.. 析出粒子の配向在する．この状態は，そこに刃状転位が存在するのと同様で

析出物が棒状や板状の場合は，特定の結晶方向に沿って析

あるから，これを界面転位( interfacial dislocation )と呼んで出する．析出物の配向を考える上に重要な点は，母相の弾性いる．界面転位が形成される条件は，整合状態での単位表面

異方性である．一般に金属は弾性異方性を有しており，立方積当りの弾性歪エネルギーが界面転位のエネルギー( mb,

晶金属の〈 hkl〉方向の弾性率は近似的に次のように与えられm剛性率，bバーガーズベクトル)を凌駕することである．

る(11)．

析出粒子の界面エネルギーは，界面における地相との関係

Y〈hkl 〉＝

によって大きく異なる．一般的に，整合界面の界面エネルギ
ーは，非整合界面のそれに比べて小さく， 1/3～1/5 倍程度
で あ る ． ま た ， 規 則 化 し た 整 合 析 出 粒 子 ( た と え ば Ni 

(C ＋22C )11

12(3－C ＋2(2C －C C＋C＋2)(Cu v ＋v w ＋w u )) (4.6)
11

11

44

11

12

12
2 2

2

2

2 2

Ni3Al)は，整合界面の 1/10 程度の界面エネルギーである．

ここで C11, C12 および C44 は弾性常数， u, v, w は〈 hkl 〉方向

表.に界面状態の異なるいくつかの界面エネルギー密度をの 3 軸に対する方向余弦である．この式から明らかなよう示す．界面エネルギーは正のエネルギーで変態を抑止する作に， A ＝ 2C44 /( C11 － C12 )が 1 より大か小かによって弾性率用があるから，析出物の形成初期は地相と整合状態であり，最低の方向が異なる． A を弾性異方性係数と呼ぶが， A ＞ 1

その後，非整合化するのが一般的である．鉄鋼中の炭化物，の場合には Y〈100〉が最少で Y〈111〉が最大となり， A ＜ 1 のと窒化物のような地相と最終的な結晶構造が異なるものでも，きはその逆となる． Cr, Mo, W を除く多くの立方晶金属に

極く初期には鉄の格子中に炭素や窒素原子が集まった整合ゾ

おいては， A ＞ 1 であり〈 100 〉方向が弾性的にソフトであーンである．酸化物でも同様で，内部酸化によって Ag Alる．したがって，析出物の最大歪が〈100〉軸に平行になって合金中に Al2O3 粒子が形成される場合も，最初の段階は整合

応力増加を抑えるように析出物は配向する．回転楕円体の軸であることが判明している．しかし，このような地相と異な比が 1 である球の場合には，歪が等方的で a 軸と c 軸で歪はる結晶構造を持つ析出粒子はすぐに非整合化して独自の結晶等しいが，板状になると c 軸(長軸)方向の歪が a 軸方向のそ構造を持つようになる．地相と析出相の結晶構造が同じでも，

れより大となる．それゆえ，板面の法線方向が〈100〉方向に

Au Ni 合金のように，析出相の最終組成にまで到達しないなるよう板状析出物は配向する．図.の Ni Mo 合金の板

相分解途中の段階で界面の整合が破れ非整合化するものもあ状ゾーンが〈100〉方向に垂直になっているのはこの理由による．これは， Au Ni 合金の格子ミスマッチ h が極めて大きる．

く，相分解によって形成された 2 相の格子定数差が大きい
ので変態が完了しない途中段階で整合歪エネルギーが界面転.. 析出粒子間の相対的配列位形成のエネルギーを凌駕するからである．しかし，このよ

図 4.1に示したように，析出粒子の分布がランダムな場合

うな現象は極端に h が大きな合金系でのみ見られる稀な現と特定の方向に配列する場合がある．これは粒子間の弾性相象である．
粒子が非整合化すると界面の整合弾性歪は減少するので，

表 4･1

界面状態の異なる種々の合金析出粒子の界面エネルギー密度．

合金名

界面状態

界面エネルギー密度( J/m2)

CufccCo

整合

0.18

NifccNi3Al

整合規則化

0.0142FeFeAl整合

0.2

FeFeAl

非整合

0.6

NiZr

整合

0.200

NiZr

非整合

1.20

NiAlTi

整合

0.1

NiAlTi

非整合

0.5

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japan

図4.4

粒子の電子顕微鏡暗視野像．
NiMo 合金中の g′図 4.5

同サイズ粒子間の弾性相互作用エネルギーの結晶方位依存性．

図 4.6

格子ミスフィット h の異なる g′粒子の形状と配列．h(a) 0.0091, (b) 0.0077, (c) 0.0044, (d)0.0016.

互作用エネルギーの働きによるものである． 2 個の粒子 Aと B が近接する時，弾性歪エネルギーは次式となる．
(4.7)

である．一方，図4.6(a)は格子ミスフィット h が大きいため

ここで Estr ( A )と Estr ( B )は， A と B 粒子が単独で存在する

形状は立方体状になり， Eint によって〈 100〉方向へ配列して場合の弾性歪エネルギーで，Eint が粒子 1 個当たりの粒子間いる．

Estr(A＋B )＝Estr(A)＋Estr(B )＋2Eint(次号へつづく)

弾性相互作用エネルギーである． Eint の詳細は，次回 5 章

文5.3で述べることにして，ここでは Khachaturyan(1)の手法に献よる計算結果のみを示す．図.は，Cu 中の面心立方構造の等サイズの Co 球状粒子間の弾性相互作用エネルギー Eint を
粒子間距離に対してプロットした図である．〈100〉方向にご
くわずか離れた位置に次粒子が存在する時に，Eint が最も下
がり粒子間に引力が働く．原子間の相互作用とよく似ている．他の〈110〉あるいは〈111〉方向では Eint＞0 となり，反発することが分かる．このことは 3 次元的には単純立方格子状に析出粒子が配列することを示している． Cu 合金など多くの合金では，弾性異方性係数が A ＞ 1 で〈 100〉方向に配列
する． A ＜ 1 の Cr, Mo, W では〈 111〉方向に配列するが，これらの金属では弾性異方性係数 A が 1 に近く等方弾性体に近いので，配列は弱い．
Eint は内部応力 sij あるいはアイゲン歪 e 
i j に比例するのでEstr と比例関係にあり，多くの場合，Estr の約 5である(図( 1 ) J. W. Cahn and J. E. Hilliard: J. Chem. Phys., 31(1959), 688.
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(11) J. E. Hilliard: Phase Transformation, H. I. Aaronson (ed.),ASM, Metal Park Ohio, (1970), 1487.
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

( 4.5 )参照)．図.の電顕写真は Ni 基合金中の Ti, Al 等を1960年名古屋工業大学卒業
1965年東北大学大学院工学研究科博士課程修了
東北大学金属材料研究所助手，名古屋工業大学助教授，
教授，副学長を経て名誉教授
専門分野相変態論，材料強度学◎スピノーダル分解，組織自由エネルギー論，組織分
岐理論，組織シミュレーション，組成傾斜時効法などの開発．

粒
少量変化させて格子ミスフィット h を変化させた時の，g ′子の形状とその配列を示している．(d)のように球状の粒子
では g ′
粒子の持つ全エネルギーのうち Esurf が支配的で，Estr
は小さく，したがって Eint も小さい．そのため，粒子の相対的位置に対する強制力は働かないので，g ′の配置はランダム
宮崎



亨

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

講義ノート

カーボンナノファイバー強化アルミニウム基複合材料の作製法と機械的性質
小

川

文

男

(PVD 法)，めっき法ではナノ材料に均一なコーティング膜

.

は じ

め

に

を形成することは困難であることから，化学気相成長法(CVD)法の適用が好ましい．しかし，CVD 法は手順が複雑

近年，ナノ材料であるカーボンナノファイバー( CNF )をかつ比較的高コストである点が問題となっている．したがっ

強化材とする複合材料が注目を集めている．これらは従来のて，低コストかつ簡便な手法で CNF 表面にアルミニウムを材料と比較して非常に高い強度，剛性，熱伝導率を有すた

コーティングする手法，コーティングされた CNF を強化材

め，複合材料の理想的な強化材であるといえる．アルミニウとする複合材料の作製法の確立が必要となる．

ムを CNF で強化することで強度，破壊じん性に優れる複合

さらに，第 2 の課題としてこれらの複合材料では強化材

材料の作製が可能になると考えられる．これらの複合材料はの寸法が非常に小さいために，従来のアルミニウム基複合材

耐熱性，耐摩耗性に優れ，自動車のブレーキディスク，エン

料と強化機構が異なると考えられる．複合材料の性能は特ジンのシリンダーブロックなど輸送機の構造材料としての適に，複合材料中の強化材の配向，アルミニウムマトリクスの用が期待されている(1)(4)．しかしながら，優れた複合材料

結晶組織といった微視組織に強く支配されており，優れた複を作製して有効に活用するためには製造方法を確立するとと合材料を作製するためには微視組織と性能の関係を明確にす

もに，強化機構を解明するなど複数の課題を解決する必要がる必要がある．しかしながら，これらはいまだ完全に明らかある．

とされているとは言い難い．

まず，強化材である CNF と溶融アルミニウムとの濡れは

本稿は比較的，繊維径の大きい CNF を強化材とする複合

非常に悪く，鋳造により複合材料を作製する際，強化材間に材料について上記の課題を解決することを目指して作製法と空隙が残留する(3)．さらに，作製された複合材料は強化材/

機械的性質に関して研究を行った結果を紹介する．具体的にアルミニウムマトリクス界面における強度に乏しいために機は簡便かつ低コストな InSitu CVD 法によって CNF 表面へ

械的性質に劣る傾向がある．粉末冶金法で複合材料を作製す

アル ミニ ウム をコー ティ ング する方 法(5) ， コーテ ィン グる際にも，重量の違いが原因となり， CNF とアルミニウム

CNF を用いた複合材料の作製法の検討を行った．さらに，マトリクスの分離が起こる(4)．強化材表面にニッケル，銅な粉末缶押出によって複合材料を作製して機械的性質を評価す

どの金属をコーティングすることによって濡れ，界面強度をるとともに，微視組織を観察して強化機構(6)について研究し改善できる可能性があるが，アルミニウムマトリクスとの反た結果を報告する．

応により脆性な金属間化合物が形成されるために機械的性質が低下することがあることが報告されている．解決策の一つ

. InSitu CVD 法によるアルミニウムコーティング

としてマトリクスであるアルミニウムを強化材表面にコーテ
ィングすることで複合材料作製が容易になり，作製した複合

In Situ CVD 法は金属粉末とハロゲン化物を金属の融点

材料の性能が向上すると期待できる．ただし，物理蒸着法

以下の温度で同時加熱し，ハロゲン化金属ガスを発生させて

早稲田大学各務記念材料技術研究所支援研究員(〒1690051 東京都新宿区西早稲田 2
826)
Fabrication Process and Mechanical Properties of Carbon Nanofiber Reinforced Aluminum Matrix Composites; Fumio Ogawa(Kagami
Memorial Institute for Materials Science and Technology, Waseda University, Tokyo)
Keywords; carbon nanofibers, aluminum, reinforcement coating, microstructure, reinforcing mechanism
2014年 6 月23日受理[doi:10.2320/materia.53.427]

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japan金属の蒸着源として用いる手法である(7) ．著者らは直径 3ング層が形成されており，アルミニウムの分布は明視野像とmm のアルミニウム粉末を CNF(昭和電工 VGCF平均直径

ほぼ一致することが明らかとなった．

150 nm，平均長さ 15 mm)，ヨウ素粉末とともに石英管に真また，本稿では詳細は省略するが，界面の詳細なる観察を空封入したのち，電気炉で加熱するという最も簡便かつ低コ行ってコーティング層の形成メカニズムを検討した結果，以ストな方法により CNF 表面にアルミニウムをコーティング

 CNF の表面はアモルファス
下の事柄を明らかとした(5)．

できないか検討を行った(5)．図には未処理 CNF およびコカーボン，層構造の乱れた箇所を含む，位置により異なる構ーティング処理 CNF の TEM 像を示す．ただし，コーティ コーティング処理により，アモルファス
造となっている．

ング処理 CNF はアルミニウム粉末，CNF，ヨウ素粉末のモ

カーボンおよび CNF の層構造のうち表面の数層が蒸着源でル比率 10  10  1 という条件において材料を真空封入し，


あるヨウ化アルミニウムガスと反応して消費される．

500°
Cにて48時間熱処理して得られたものである．

CNF とアルミニウムコーティング層の間にはアルミニウム

図 1(a)においては CNF 内部の層が観察されるとともに，オキシカーバイド( Al4O4C )と推察される中間層が形成さ

CNF を透過して観察用グリッドのカーボン支持膜が観察さ位
れ，その上にアルミニウムコーティング層が析出する．

れる．一方，コーティング処理 CNF においては矢印で示す

置により中間層の厚さは異なる．これは表面の層構造の違い

ようにコーティング層が形成されており(図 1(b ))，厚さをによるものであると推察される．

測定したところ 0 から 230 nm の範囲であった．また，コー

今後の課題としてはより多くの量の CNF に，より清浄なティング層によって電子線が吸収されるために，内部の層構

コーティング処理を行う，また CNF にアルミニウムの化合造は明確には観察されなかった．さらに CNF によってはそ物 ( 例 え ば 酸 化 物 ， 窒 化 物 ) を 析 出 さ せ る た め の In Situの下のカーボン支持膜が観察されないものが存在した．図

CVD 炉を作製すること，コーティング/ CNF 界面の電子状( a)に HAADF 法による Zコントラスト像および図 2(b )に態を明らかにすることが挙げられる．

Z コントラスト像中の目印におけるエネルギ分散 X 線分析(EDX 分析)結果を示す．
図 2 における Zコントラスト像，EDX 分析の結果におい.

コーティング CNF を用いた複合材料の作製と機
械的性質の評価て表面からアルミニウムが検出されること， X 線光電子分光( XPS )においてアルミニウムのピークが検出されるこ

前章で 述べた アル ミニ ウムコ ーテ ィング 処理を 行っ たと(5) から，コーティング層はアルミニウムであると判断し

CNF を強化材とする複合材料を作製してコーティング処理

た．図に明視野像および炭素，アルミニウム，酸素のマッを行った効果について検討した．ただし，複合材料は CNF

ピング結果を示す．

とアルミニウム粉末(直径 3 mm)をボールミルにてアルゴン

これらの結果から， CNF 表面にはアルミニウムコーティ

図1

TEM 像．(a) 未処理 CNF．(b) コーティング処
理 CNF．

図2(a) コーティング処理 CNF の HAADF Zコント
ラスト像．(b) EDX 分析結果．



図3

コーティング処理 CNF の明視野像および元素マッピング．

新 進 気 鋭

雰囲気で 200 rpm, 3 時間混合したのちに，放電プラズマ焼方，試料 B では偏っている箇所はほとんど見られず，一様結(SPS)装置を用い，真空雰囲気で焼結して作製した．ただに近くなっている(図 5( b))．このようにコーティング処理

し，焼結条件は 580 °C, 1 時間とし，加圧力は 50 MPa としにより CNF の分散，分布が改善される可能性が示唆された．図に複合材料のマイクロビッカース硬さおよび密度のる．次に，腐食後の表面性状について述べる．試料 A にお測定結果を示す．

いては表面に割れが多く観察されるとともに，黒い一点鎖線

未処理 CNF を強化材とする複合材料(試料 A と称する)とで囲まれたように粒子状のアルミニウムの塊が多く観察され比較して，コーティング処理を行った CNF を強化材とするる(図 5 ( c ))． CNF の分散が十分でなく，凝集した CNF に

複 合 材 料 ( 試 料 B と 称 す る ) は 硬 さ が 全 体 的 に 高 く ， 10

よってアルミニウムマトリクスの焼結が妨げられたために割

mass においても低下せず，向上していることが明らかとれが発生したと考えられる．一方，試料 B では割れはほとなった．また，密度を比較した結果， 4 mass では近い値

んど観察されず，黒い破線で囲まれたように CNF が偏ってであるのに対し， 10 mass においては未処理 CNF を強化

存在している箇所においても空隙はほとんど観察されない材とした複合材料の密度は大幅に低下している．図は(図 5(d))．以上より，CNF 表面にアルミニウムをコーティ

CNF 含有率 10 mass の複合材料の表面を腐食する前と後ングしておくことにより， CNF の分散，複合材料の緻密度の走査電子顕微鏡(SEM )像である．ただし，腐食液としてが改善され，硬さも向上することを明らかにした．

は硝酸水溶液を用いた．まず，腐食前の SEM 像について述

本稿では省略するが，アルミニウムコーティング CNF をべる．試料 A においては矢印で示したように CNF が塊とな強化材とするプリフォームを作製して鋳造法の一種である無り，分布が偏っている箇所が多く見られた(図 5 ( a ))．一

加圧溶浸法による複合材料の作製について検討を行った．その結果，コーティング処理を行うことで溶融アルミニウムのプリフォーム内部への溶浸が改善されることを明らかにした．

. CNF 強化アルミニウム基複合材料における強化機構
1 章で述べた，第 2 の課題である複合材料の強化機構について概説する．粉末缶押出により複合材料を作製して強化機構を検討した(6)．まず，ボールミルによりアルミニウム粉末
図4

図5

複合材料の特性．(a) マイクロビッカース硬さ．
(b) 密度．

と CNF の混合を行った．次に，混合粉末を A1050容器に真空封入し，粉末缶押出によって複合材料を作製した．表に

CNF 含有率 10 mass の複合材料の SEM 像．( a ) 試料 A 腐食前．( b ) 試料 B 腐食前．( c ) 試料 A 腐食後．
(d) 試料 B 腐食後．

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japan示すように押出温度，速度，押出比などを変化させて材料を度， l, lc は CNF の長さ，臨界長さ， m はアルミニウムのせ作製し，硬さ，引張強度を測定して作製条件による違いを検ん断ヤング率， r はアルミニウムと CNF の熱膨張係数差に討した．

よりマトリクスに導入される転位の密度である．また，a は

図に複合材料のマイクロビッカース硬さの測定結果およ係数(1.25)，b はアルミニウムのバーガースベクトルの大きさ( 0.283 nm )， Lp は強化材間の距離， M は Taylor 因子でび引張強度，破断ひずみのまとめを示す．
条件 1 で作製された複合材料は強度に優れる一方，最も硬さおよび破断ひずみが低い結果となった．これは加工温度が最も低いために結晶組織が粗大化していない一方で，原料として用いた粉末同士の接合が不十分であり，材料内に欠陥が多く存在するためである．一方，条件 2 では材料内の欠あり，本研究では 3 を用いた．ただし，詳細は文献(6)を参照頂きたい．

sLoad_orientation＋DsThermal＋DsOrowan＝ V f sf F

( ll )＋(1－V )s ＋amr b＋0.8LmbM
c

f

m

1
2

(1)

p

陥が低減されており，硬さ，強度が最も高い結果となった．

図に条件 2, 3 で作製した複合材料の降伏応力と式( 1 )さらに CNF 含有率 0.5 vol, 1.0 volでは約18.5, 13.5

により算出した理論値を比較したものを示す．ただし，縦軸と，同様の方法で作製されたアルミニウムを遥かに凌駕するには複合材料の降伏応力を同条件で作製したアルミニウムの破断ひずみが得られた．条件 3 においては条件 2 と比較し降伏応力で正規化したものを示してある．

て強度が低下する一方，破断ひずみは CNF 含有率が高い場

アルミニウムの降伏応力は条件 2 において 247 MPa ，条合においても高い値を示していた．また，破面はディンプル

件 3 で 229 MPa と，条件 3 の方が低い値を示している．一に富んだ延性的なものとなっていた(6)．これは加熱温度が高方， CNF を添加することによる強化効率は条件 3 の方が高く，加熱時間が長いために，結晶組織が粗大化した一方，材い値を示しており，これは条件 2 と比較して材料内の欠陥

料内の欠陥が低減されたためであると考えられる．

が低減されていること， CNF の配向がより揃っていること

次に， CNF 配向などの微視組織の定量化を行って，材料によると考えられる．条件 3 において実験結果と理論値は性能との関係を検討した．押出方向に対する CNF の配向を複合材料内の欠陥が少なく，緻密である 3 volまで良い一測定して，複合材料の強度予測理論である FukudaChou モ

致を示しており， CNF による応力分担に加えて金属組織にデルにおける配向係数 C0 を算出した．その結果，条件 3, 2,よる寄与を考慮した強度予測によって実験結果を精度良く説1 の順で C0 は高い値となり，条件 3 において CNF の配向明することができた．以上の考察から，機械的性質に優れたが最も揃っているという結果となった．実験結果を強度予測

複合材料を作製するためには，材料内の欠陥の低減ととも理論と比較することで強化機構について考察した．ただし，に，アルミニウム結晶粒の微細化，塑性加工による CNF の強度予測理論としては CNF による応力分担のみを考慮した配向およびアルミニウム結晶組織の制御が有効であるという

Fukuda Chou モデルにアルミニウムと CNF の熱膨張係数

複合材料の作製指針を得た．

差によりアルミニウムマトリクス中に残留した転位による強次に，複合材料中のアルミニウム結晶を観察して強化機構

度増分，Orowan 機構による強度増分を考慮した以下の式をに関するさらなる考察を行った．図に条件 2 で作製した，用いた．ここで， Vf は CNF の体積含有率， sf は CNF の強

CNF 含有率 0.5 volの複合材料の電解放出型走査電子顕微

鏡像(FESEM 像)を示す．図中の白い矢印は押出方向を示している．また，黒い矢印は CNF を示している．図 8(b)にお
表1

いては黒い破線の矢印で示したように CNF の近傍ほど結晶

押出条件．

No.

押出温度
(°
C)

押出比
R

ラム速度
(mm/min)

加熱時間
(h )

1

500

16

2

0.5

2

550

9

20

0.5

3

550

16

20

1.5

粒径が小さく，押出後の冷却の過程で再結晶が生じたことを示している． CNF が再結晶核の生成を促進している，あるいは再結晶粒の成長を抑制している可能性があり，この点についてはさらなる検討を行っていきたいと考えている．さら

図7
図6



複合材料の機械的性質．(a) マイクロビッカース
硬さ．(b) 引張強度，破断ひずみ．

降 伏 応 力 と 理 論 値 の 比 較 ． ( a ) 条 件 2 ( 550 °C,
R9, 20 mm / min, 0.5 h ) ． ( b ) 条 件 3 ( 550 °C,
R16, 20 mm/min, 1.5 h)．

新 進 気 鋭

図8

条件 2 で作製した複合材料(0.5 vol)の FESEM 像．(a) 低倍．(b) 高倍．

に，将来的にはナノインデンテーションなどによりマトリク

文ス金属の微視的な機械的性質を評価するとともに，それらを献考慮した強度予測モデルの構築を行い，強化機構をより明らかにすることを目指している．

.

お わ

り

に

本稿では，著者らが行ってきた CNF 強化アルミニウム基複合材料の研究の中から，InSitu CVD 法による CNF 表面
へのアルミニウムコーティング，コーティング CNF を用いた複合材料の作製，そして複合材料における強化機構について概説した．本稿で紹介した研究を遂行するにあたり，早稲田大学各務記念材料技術研究所( 1 ) K. C. Chang, Z. F. Xu, K. Matsugi and G. Sasaki: Mater.
Trans., 50(2009), 15101518.
( 2 ) H. Kwon, D. H. Park, J. F. Silvain and A. Kawasaki: Compos.
Sci. Technol., 70(2010), 546550.
( 3 ) H. Uozumi, K. Kobayashi, C. Masuda and M. Yoshida: Adv.
Mat. Res., 1517(2007), 209214.
( 4 ) A. M. K. Esawi, K. Morsi, A. Sayed, M. Taher and S. Lanka:
Compos. Sci. Technol., 70(2010), 22372241.
( 5 ) 小川文男，平川起也，増田千利材料，61(2012), 454461.
( 6 ) 小川文男，増田千利軽金属，63(2013), 350357.
( 7 ) C. Christoglou, N. Voudouris, G. N. Angelopoulos, M. Pant and
W. Dahl: Surf. Coat. Technol., 84(2003), 149155.

増田千利教授に懇切なる御★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
2011 年 3 月

早稲田大学大学院理工学研究科博士後期課程満期退学
2014 年 4 月 早稲田大学各務記念材料技術研究所支援研究員
2014年 6 月 博士(工学)
専門分野複合材料工学，金属基複合材料，ナノ材料◎ナノ材料を強化材とするアルミウム基複合材料の作製と機械的性質に関する研究に従事．

指導，御鞭撻を頂きました．さらに，本稿を執筆する機会を頂きました早稲田大学理工学術院

鈴木進補教授に深く御礼申し上げます．

小川文男

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japan★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★




.

.

は じ

め

に

株 技術開発本部 先端技
私は， 2012 年度から新日鐵住金
術研究所 解析科学研究部に所属し，鉄鋼材料の研究開発に携わっております．この度，歴史ある学会誌にて執筆する機会を頂き，誠に光栄に思うと同時に，関係者の皆様に深くお礼を申し上げます．鉄鋼研究に携わりまだ経験の浅い私ではございますが，少しでも後輩の皆様の参考になればと思い，
鉄鋼材料研究に出会うまでと，今後の抱負について書かせて頂こうと思います．

.

鉄鋼研究に携わるまで

私は高校時代，科学が得意だったわけではありません．しかし，工業的に広い分野で利用され，目に見て身近に感じられるバルク材料についてもっと知りたいと思い，茨城大学の工学部マテリアル工学科に進学することを決めました．偶然ですが，当時のマテリアル工学科には友田教授，榎本教授をはじめ鉄鋼を研究する先生方が多くいらっしゃいました．材
料学の授業でも，自然と鉄鋼の話を聞く機会が多かったと思います．授業の中で，原子の配列のずれから生じる転位が材料の変形に寄与することを知り，小さな領域の現象と大きな領域のスケールの違いに驚きました．また，茨城大学の工学
部は日立市に所在し，毎年 6 月に「こうがく祭」を催します．マテリアル工学科では，有志の研究室によりたたら製鉄の実演を行っていました．高さ 80 cm ほどのレンガ造りの炉で砂鉄を溶かし，不純物の少ない「玉鋼(たまはがね)」を作ります．初めてたたら製鉄を見た私は，そのダイナミックな方法に驚きました．振り返ると，鉄に興味を持ち始めたき
っかけはたたら製鉄の見学かもしれません．
研究室配属では，状態図を見ながら材料設計をしてみたいという気持ちから，鈴木研究室を希望致しました．4 年生の時に，私はレーザー照射熱を用いてアルミニウムとチタンの粉末を鉄基板に溶着した時の拡散現象を調べるテーマを担当しました．Al3Ti 金属間化合物を鉄基板に低融点で溶着するためアルミニウムとチタンの組成比を変え，YAG レーザーによる金属板加工機を用いて溶着する実験を行いました．

博士前期課程の研究を振り返って本格的に鉄鋼の研究に携わるようになったのは，同大学の物質工学専攻博士前期課程へ進学した後でした．再び研究テーマの選択の機会を頂き，異なる現象について学びたいと考えました．当時の鈴木研究室は，主に材料強度学の観点か
ら，加工後の鉄鋼・軽金属の力学特性のメカニズムを研究するテーマが多くありました．その中で，変形後の鋼材に熱処理を加えることで，その後の硬度特性が変化するひずみ時効硬化現象に興味を持ちました．多結晶材料において，変形に伴い結晶粒の内部を転位がすべり，転位同士が衝突し，からまることで材料が硬化する，という考え方があります．ひずみ時効硬化現象は，熱処理中の転位と侵入型元素との相互作用により，その後の硬化特性が変化する現象と説明されています．私は授業で学んだ驚きを思い出し，数 nm ほどのミクロな領域の現象が試料全体のマクロな材料特性に影響を及ぼすことに興味を持ちました．こうして，転位の挙動や加工硬化についてもっと知りたいという気持ちから，私は「低炭素鋼の結晶方位異方性が及ぼすひずみ時効硬化現象への影響」
について研究することを希望しました．
研究を開始し，加工硬化を評価する難しさを知りました．
変形能の異なる結晶方位群の加工硬化の増加量を評価するため，グループでは中性子回析と電子顕微鏡による後方電子散乱回析を試みました．幸運にも，茨城大学は茨城県東海村にある日本原子力研究開発機構の大型量子線研究施設である
J PARC に近く，中性子ビームラインの利用には便利でした．グループの同僚が中性子回析実験を担当し，私は後方電子散乱回析実験を担当しました．前者では，1 cm3 の測定領域におけるバルク平均的な原子配列のひずみを中性子の回折ピークから見積もります．後者では，試料表面に照射した電子線の非弾性散乱を利用し，結晶方位および粒内の方位のずれを局所的に測定できます．結晶粒の方位差から定性的に加工硬化の増加を評価することを試みました．間接的な評価であるため，測定したデータの解釈に時間を費やしました．論
文調査，学会への参加を通してそれぞれの解析法の幾つかの解釈を洗い出し，グループでの議論と解析を繰り返しました．この研究を通し，一つの現象を複数の方法により解析する大切さを学びました．また，グループで解釈をまとめてい
く過程は楽しい思い出でした．わいわいとした研究室の雰囲
気と議論する機会を多く与えてくださった鈴木教授および研究室のメンバーにとても感謝しております．

.

お

わ

り

に

現在は，鉄鋼メーカーの研究所に在籍し解析技術の開発に携わっております．大学の研究室と比べ，一人で担当する幅が広がった業務の中で以下のことを目標にしております．◯
日々進化する専門技術および類似の技術の解釈について正確 他の分野の研究者と連携するため，高いに理解すること．◯
 専門分野以外にも幅
コミュニケーション能力を持つこと．◯広い分野の知識を身につけること．未熟で実験の失敗も多い
私ですが，上記三点を目標に今後も研究開発に邁進していきたいと存じます．
(2014年 6 月20日受理)[doi:10.2320/materia.53.432](連絡先〒2938511 富津市新富20
1)

は ば た く

本
会

告

会

記

事

平成26年度第 1 回臨時社員総会開催案内 ……………………433
2014年秋期講演大会・懇親会参加のご案内 …………………433
2014年秋期講演大会概要集 DVD のご購入について ………433
2014年秋期講演大会アンケートのお願い ……………………433
2014年秋期講演大会会期中の託児室設置のお知らせ ………434
JIM&ISIJ 第 4 回女性会員のつどい …………………………434
第38回技術開発賞募集 …………………………………………434
第65回金属組織写真賞作品募集 ………………………………434
2015年春期講演大会外国人特別講演および招待講演募集 …434
会費自動振替制度のご案内 ……………………………………435
分科会シンポジウム ……………………………………………435
金属学会セミナー ………………………………………………435
研究集会 …………………………………………………………435

支部行事 …………………………436 次号予告 …………………………442
掲示板 ……………………………437 材料系学協会情報コーナー ……442
新入会員 …………………………440 行事カレンダー …………………443
会誌・欧文誌 9 号目次 …………441

事務局 渉 外 ・ 国 際 関 係secgnl＠jim.or.jp
会員サービス全般account＠jim.or.jp
会費・各種支払member＠jim.or.jp
刊 行 物 申 込 みordering＠jim.or.jp
セミナーシンポジウム参加申込みmeeting＠jim.or.jp
講 演 大 会annualm＠jim.or.jp
総 務 ・ 各 種 賞gaffair＠jim.or.jp
学術情報サービス全般secgnl＠jim.or.jp
分
科会stevent＠jim.or.jp
まてりあ・広告materia＠jim.or.jp
会 誌 ・ 欧 文 誌editjt＠jim.or.jp

公益社団法人日本金属学会
〒


 仙台市青葉区一番町




 FAX 





TEL 
http://jim.or.jp/
会告原稿の締切は毎月 1 日で，翌月号掲載となります．

投稿規程・刊行案内・入会申込は，ホームページをご利用下さい．
ご連絡先住所変更等の手続きは，本会ホームページ マイページ からできます．

会

告(ホームページもご参照下さい)
年秋期講演大会概要集 DVD のご購入について

平成年度第回臨時社員総会開催案内
平成26年度第 1 回臨時社員総会を，下記のように開催いたします．
社員総会の構成員は法人法上の社員である「代議員」となります．
会長
日

時

場

所
案




講演概要集 DVD の発行日年月日(水)

講演概要集 DVD の正式名称
第155回日本金属学会講演大会概要集 DVD

新家光雄

2014年10月 9 日(木) 13 : 00～
エッサム神田ホール(東京都千代田区神田鍛冶町 3 2 2
 033292
5936)

議

講演概要集は DVD での発行になり，大会参加を予約申込された方には，参加証と概要集 DVD を事前にお送りいたします．

1.

報告事項

本会の最近の公益法人運営状況の件

2.

協議事項

名誉員推薦の件◆講演概要集 DVD のみ購入する場合(※講演発表・聴講するためには，大会参加申込が必要です．
）


件名を「年秋期講演大会講演概要集 DVD 購入申込」とし，◯
 会員資格(会員番号も併記)◯
 申込数◯
 住所をご記入の申込者氏名◯

上，Email: ordering＠jim.or.jp 宛にお申込み下さい．
月日の発行後，請求書を添えて送付いたします．

年秋期(第回)講演大会および懇親会参加のご案内

会員価本体3,810円＋税 定価本体10,000円＋税 送料360円
問合先Email: ordering＠jim.or.jp

予約申込は 8 月25日(月)で締切りました．当日お申込下さい．
会

期

場

所

懇親会
場

所

2014年 9 月24日(水)～26日(金)名古屋大学東山キャンパス(名古屋市千種区)
2014年 9 月24日(水)ANA クラウンプラザホテルグランコート名古屋◆大会参加費(講演概要集 DVD 代含む)
会

員

資

格

※年会費とは異なります．

当日申込(懇親会会場受付)(大会会場受付・現金払いのみ)

正員・前維持員会社社員・鉄鋼協会会員10,000円

学生員

6,500円

非会員

一般

20,000円

非会員

学生(大学院生含む)

15,000円
年秋期講演大会セッション改編に関するアンケートのご協力のお願い(公社)日本金属学会では講演大会の活性化と充実を図るため，

2014 年秋期講演大会からセッション改編を実施いたしました．今大会では材料と社会セッション 4，学理・現象・プロセッシング別セッション 35 ，材料別セッション38 ，計 77 セッションを試行的に設け講演募集を行ないました．今後は講演者，大会参加者および会員各位のご意見・ご提案とセッション別の講演申し込み状況を反映させて，セッションの統廃合および新設を柔軟に実施し，基礎研究と応用研究のバランスに配慮した魅力ある講演大会を目指します．
つきましては，セッション改編に関するアンケートへの積極的なご協力をどうぞよろしくお願いいたします．

◆懇親会費(消費税込み)
当日申込(懇親会会場受付)(大会会場受付・現金払いのみ)

一般

10,000円

同伴者(ご夫人またはご主人)

5,000円ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japan■アンケート記入 Webhttps://service.dynacom.jp/form/g/jim/f_1/index.php■アンケート実施期間2014年 8 月 1 日(金)～9 月30日(火)






年秋期講演大会会期中の託児室設置のお知らせ■設置期間および利用時間(開始，終了時間は予定です)
設置期間

利用時間

2014年 9 月24日(水)845～1715

2014年 9 月25日(木)845～1715

2014年 9 月26日(金)845～1715

第
回金属組織写真賞作品募集
応募締切
賞の名称
募集部門

2014年10月31日(金)第65回公益社団法人日本金属学会金属組織写真賞
1. 光学顕微鏡部門
2. 走査電子顕微鏡部門(分析，EBSD 等を含む)
3. 透過電子顕微鏡部門(STEM，分析等を含む)
4. 顕微鏡関連部門(FIM, APFIM, AFM, X 線 CT 等)
注光学顕微鏡と透過電子顕微鏡写真，走査電子顕微鏡＊昼食は，原則お子様と一緒におとり下さい．

と透過電子顕微鏡写真等の組写真を応募する場合，■設置場所名古屋大学東山キャンパス内(お申し込み後，株式会社ポピンズよりご連絡いたします．）■対

応募者が最も適切と判断する部門を選択すること．
提出要領

1 歳から小学校 3 年生まで( 0 歳児， 4 年生以上も応相談)．＊大会参加者のお子様に限ります．

象

 印刷物写真作品と説明書は別々の用紙に作成し，印刷物◯として郵送する．

800円/時間
料金は，利用当日，託児室のシッターにお支払い下さい．

■利用料金

 電子データ写真作品と説明書の電子データを別途メール◯

お子様お一人につき添付で提出する．メールの題名は「金属組織なお，申込締切後のキャンセルにつきましてはキャンセル料を頂く場合がありますので，あらかじめご了承下さい．

写真賞応募」とする．
送付・問合先〒980
8544 仙台市青葉区一番町一丁目1432(公社)日本金属学会 金属組織写真賞係■利用シッター会社
株式会社ポピンズ(http://www.poppins.co.jp/)

 0222233685

FAX 0222236312%

Email: gaffair＠jim.or.jp■申込期間 年月日(火)まで(定員に達し次第締め切らせて頂きます)■託児室に関するご質問・ご連絡先・申込先
株式会社ポピンズ

名古屋支社

学会託児担当まで
年春期講演大会の外国人特別講演および招待講演募集 0525412100■詳細情報

日本金属学会ホームページ講演大会各種ご案内

http://jim.or.jp/MEETINGS/2014_atmn/index.html

春秋講演大会における外国人研究者による特別講演と招待講演については会員からの推薦をもとに，毎年 6 月と 12 月に開催される
国際学術交流委員会において審議採択いたし，講演実施細目につい

日本金属学会・日本鉄鋼協会
第回女性会員のつどいては分科会運営委員会で決定いたします． 2015 年春期講演大会における特別講演と招待講演を募集いたしますので，下記要領によりご推薦下さい．
.

特別講演

主

催

日本金属学会・日本鉄鋼協会男女共同参画合同委員会

講演者著名な外国人研究者とする．

日時場

2014年 9 月26日(金)1200～1300
名古屋大学東山キャンパス全学教育棟(C20)講演時間30分(討論10分)

会内

容

女性会員の交流・人脈作り．キャリアデザイン意見交換．

滞在費補助10,000円

採択件数3～4 件
その他大会参加費免除，懇親会招待

仕事場や上司・部下への困ったこと等本音トーク．学会へ
.

の要望．などなど

招待講演

参加資格

金属学会・鉄鋼協会女性参加者．学生さん，子連れも講演者有益な講演が期待される国内に滞在する外国人研究参加申込

welcome♪
申込みは不要です．直接，会場へお越し下さい．

講演時間15分(討論 5 分)

持 ち 物

弁当，飲み物は持参でお願いします．

者とする．
採択件数5 件程度
滞在費補助なし

この「つどい」に参加して，静かな部屋でゆっくり語りその他大会参加費免除

合いましょう♪♪♪
問合せ先

御手洗容子(物質・材料研究機構)

.

mitarai.yoko＠nims.go.jp

推薦用紙
所定様式(ホームページからダウンロードして下さい)により，下記メールアドレス宛に「外国人特別講演推薦」と明記しお送り下さい．送信後 2～ 3 日過ぎても受理メールの無い場合はお第回技術開発賞募集
応募締切
賞の名称
賞の対象

2014年10月31日(金)第38回公益社団法人日本金属学会技術開発賞
まてりあ「新技術・新製品」に掲載された記事が選考対象となります．

原稿問合先

まてりあ係

Email: materia＠jim.or.jp

技術開発賞の問合先

問合せ下さい．
.
.

2014年11月20日(木)照会・推薦書提出先

推薦書提出期日〒980
8544 仙台市青葉区一番町一丁目1432(公社)日本金属学会 国際学術交流委員会宛
 022
2233685

FAX 0222236312%

Email: gaffair＠jim.or.jp〒9808544 仙台市青葉区一番町一丁目1432(公社)日本金属学会各賞係
 0222233685
詳



細

Email: gaffair＠jim.or.jp
まてりあ 8 号377頁

◇

◇

◇

本 会 記 事

会費の自動振替制度のご案内
2015 年度会費自動振替制度のご案内を下記の通り申し上げます．お手続きを宜しくお願いいたします．

研究会 No. 67

第回結晶と組織の配向制御による材料高性能化研究会 参加募集

ホームページ会員制度のご案内 → 年会費・論文誌購読費の価格・お支払方法について → 会費自動振替制度のご案内
年会費自動払込申込締切

まてりあ第 53 巻第 5 号会告で講演募集をしました「結晶と組織の配向制御による材料高性能化研究会」を下記の通り開催いたしま

2014年10月10日(金)す．結晶方位分布と微細組織にご興味のある方はふるってご参加下

問合せ・申込書送付先〒980854 仙台市青葉区一番町 一丁目1432(公社)日本金属学会
 0222233685

さい．なお，本研究会は軽金属学会「加工と熱処理による優先方位

会員サービス係宛

制御研究部会」との共催により行います．

FAX 0222236312%

Email: member＠jim.or.jp

開催日
場

所

2014年10月 9 日(木)，10日(金)軽井沢町商工会館 講習会研修室(〒 389 0112 長野県北佐久郡軽井沢町中軽井沢 93)
 0267 45 5307

3D プリンターによる次世代ものづくり
懇親会

資料代として当日1,000円をお支払い下さい(学生は無料)．
10月 9 日 カスターニエ 軽井沢ローストチキン4,500円

宿

10月 9 日

参加費
日

時

場

所

2014年 9 月12日(金) 945～1700
科学技術館 6 階「第 1 会議室」

泊(〒1020091 東京都千代田区北の丸公園 21)
募集定員
詳

細

問合先

アパホテル〈軽井沢駅前〉軽井沢荘
シングル禁煙室朝食付7,000円

70名
まてりあ 7 号334頁またはホームページ→シンポジウム
〒980
8544

http: // shokokai.karuizawa.nagano.jp /index.php?accessmap
交通アクセスしなの鉄道「中軽井沢駅」から徒歩 5 分

申込方法

氏名，所属，連絡先( E mail アドレスを含む)を明記の上，月日(火)までに下記世話人宛にお申込み下さ

仙台市青葉区一番町 一丁目1432

い．ただし，研究会のみのお申込(懇親会不参加，宿泊(公社)日本金属学会不要)に限り，当日でも参加可能です．なお，10月 6 日

シンポジウム参加係

Email: meeting＠jim.or.jp
 0222233685 %FAX 0222236312

以降の宿泊取消はホテル( 0267411511)に直接ご連
絡下さい．
申込先

〒5998531 堺市中区学園町 11
大阪府立大学大学院工学研究科マテリアル工学分野
井上博史

FAX 0722549912%

 0722549316

材料における拡散―基礎および鉄鋼材料における拡散
と関連現象
日

時

場

所

2014年10月24日(金) 930～1700

Email: inoue＠mtr.osakafuu.ac.jp月日(木)1310～1320

開会の挨拶

1320～1345

 四重点ドラッグのもとで成長する結晶粒のシミ1345～1410

 テイラーモデルとザックスモデルを用いた変形ュレーション

東京工業大学 田町地区 キャンパスイノベーションセンタ
ー(CIC)2 階 多目的室 2(東京都港区芝浦 3 3 6 ， http: // www.titech.ac.jp / maps /中山アモルファス ○森本敬治
中山製鋼 吉田冬樹(公社)日本金属学会 セミナー参加係

1410～1435

Email: meeting＠jim.or.jp
 0222233685 %FAX 0222236312

大阪府大 ○井上博史
1435～1500

方位形成と処理面/処理方向の関係

食)宇都宮大 ○高山善匡― 休宏

鉄中の水素の拡散とトラッピング

15  10 ～ 15  35

上智大 高井健一

 Cu 

3.8Ni 0.9Si 系合金の再結晶集合組織が及の影響

鉄鋼における拡散型相変態の解析
鉄鋼の高温酸化古河電工 ○金子
東工大 林

重成

洋

江口立彦

九大 森川龍哉
1535～1600

質問・技術相談 等

大阪府大 井上博史

田中將己

東田賢二

 ECAP 法により作製した超微細結晶銅の熱処理
中の粒成長に及ぼす静水圧の影響
同志社大 ○宮本博之
16  00 ～ 16  25

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japan

渡部英男

憩 ―

ぼす曲げ加工による変形組織及びクラックへ憩―JFE スチール 山下孝子

15 : 50～16 : 40
16 : 40～17 : 00

濱野龍一(院生)

荒川卓弥(院生)

大阪府大 沼倉勇人(学生)

 アルミニウムの摩擦ロール表面処理による優先

鉄中の自己拡散と溶質原子の拡散―休蔭山直佑(院生)森

阪大 南埜宜俊(昼明AlMgSi 合金板の溶体化処理中の{111}〈110〉再結晶集合組織形成

大阪府大 沼倉 宏
9 : 30～10 : 30 拡散の原子論
10 : 30～12 : 00 拡散の現象論多成分系における拡散と多相拡散

14 : 40～15 : 00
15 : 00～15 : 50

東京電機大 柳田

 冷間圧延と温間異周速圧延を施した時効硬化型


プログラム

13 : 50～14 : 40

東大 名誉教授 伊藤邦夫

ウムの再結晶集合組織予測〒980
8544 仙台市青葉区一番町 一丁目1432

12 : 00～13 : 00
13 : 00～13 : 50

大阪府大 井上博史

集合組織予測と対応格子論に基づいたアルミニ

tamachi/)
事前申込締切 2014年10月10日(金)着信
問合先

世話人代表

樋渡

翔(院生)

藤原

弘

 冷間多軸鍛造による AZ80Mg 合金の結晶粒微





内

細化とその機械的特性
豊橋技科大 ○三浦博己
1625～1640

容 材料集合組織国際会議(ICOTOM 17 )報告と軽

学生および若手企業会員によるポスターセッション形式の研究成果発表小林正和
見学者

金属学会研究部会紹介

東海地区の金属学会および鉄鋼協会会員ならびに関係企業の技術者，研究者

大阪府大 井上博史

世話人代表
1640～1700

 討論会「集合組織研究の将来展望」


1749～1754

電車移動(しなの鉄道 中軽井沢駅

1815～2015

懇親会

→

その他
◆展示はポスターボードのみ．

軽井沢駅)◆ポスターの大きさは 横90 cm×縦180 cm◆ポスターの搬入と撤去は発表者の責任において行うこと．
◆ポスターの搬入と展示は当日の1200～1250に完了のこと．

月日(金)920～ 945

◆ポスターセッションのみの参加は認めません．ポスター発表者は

 Fe

Si 合金の優先動的結晶粒成長による集合組

横浜国大 森敬祐(院生)

東北大 小貫祐介
9  45 ～ 10  10

廣oゆりか(院生)

横浜国大 ○福富洋志

毅

田中一郎

新井

聡


 多結晶高純度鉄の引張変形において生じる結晶


粒内の不均一な結晶方位変化

ます(東海支部のみ)．
◆発表者および指導教員への旅費の支給は行いません．
参加申込方法東北大多元研 ○小貫祐介

藤枝

俊

打越雅仁

鈴木

茂

申し込み下さい．
申込書ダウンロード

九大 ○森川龍哉
九大 吉良重紀(院生)発表および参加の申込書につきましては，下記

URL よりダウンロードして下さい．
10月20日(月)までに，Email にて，下記宛てにお 冷延したフェライト系鋼板に発達する不均一変

形微視組織と再結晶挙動
福田研介(院生)
新日鐵住金 木村
1100～1125

加費無料)．
◆審査の上，優秀なポスターには，交流討論会にて奨励賞を贈呈し新日鐵住金 ○市江1035～1100以降は廃棄致します．
◆発表学生と指導教員の方は，必ず交流討論会にご出席下さい(参 Fe 
3  Si 鋼における熱延剪断変形の集合組織への影響
1010～1035

特別講演を必ず聴講のこと．
◆ポスター撤去は当日終了後の16 10～ 16  30に行うこと．それ

織形成と高温変形機構

東田賢二

塚本元気(院生)謙

潮田浩作

http://tkoyama.web.nitech.ac.jp/tokai/zairyoforum.html
発表・参加申込先 〒466
8555 名古屋市昭和区御器所町
名古屋工業大学(しくみ領域)小山敏幸
/%
FAX 0527355124

 異なる焼鈍前組織を有する複合組織冷延鋼板のEmail: koyama.toshiyuki＠nitech.ac.jp

集合組織形成におよぼす焼鈍温度の影響
JFE スチール ○南

秀和

奥田金晴

横田

毅

瀬戸一洋
― 昼
1300～1325

食 ―H26年度秋季講演会

 高温 in
situ EBSD 解析による CMn 鋼の逆変態の結晶方位関係の調査[共催]日本鉄鋼協会九州支部

新日鐵住金 ○畑
13  25 ～ 13  50

顕吾

脇田昌幸

日鉄住金テクノロジー 富田俊郎

日時
 FCC / BCC 系 2 結晶間の 3D NearCSL 解析と場

所(〒8608555 熊本市中央区黒髪 2391)

その応用
同志社大 ○中嶋理人(院生)1350～1415

2014年10月17日(金) 1300～1735
熊本大学工学部研究棟 2F 203講義室

藤原

弘

宮本博之


 熱間圧延プロセスで純鉄板に形成される酸化皮

プログラム
1300～1400

本多記念講演「材料破壊に及ぼす転位の効果」

1410～1510

湯川記念講演「転位に関するエネルギーと力」

膜の EBSD 解析

九大 東田賢二

阪大 ○米田拓馬(院生)1415～1420

閉会の挨拶

松本

世話人

良

宇都宮 裕

宇都宮大 高山善匡

東工大 尾中講演討論

15  20 ～ 16  05

支部行事

｢塑性変形に対する粒界の役割～ Hall Petch 則を
熊本大 連川貞弘

考える」

第回学生による材料フォーラム
開催のお知らせ16  05 ～ 16  50

｢ TEM 内その場変形による転位挙動力学応答の16  50 ～ 17  35

｢ HCP 金属単結晶における変形と疲労の転位メカ

物材機構 大村孝仁

解析」
ニズム」

日

時

場

所

2014年11月20日(木)名古屋工業大学 2 号館 3 階(0232講義室)(特別講演会)，

参加料

無

定

約80名

講堂会議室(ポスターセッション)，大学会館 1 階大食堂

問合せ先

(交流討論会)(〒4668555 名古屋市昭和区御器所町)

晋

テーマ『金属材料における変形と破壊の転位論』

員

熊本大 安藤新二

料
熊本大学大学院自然科学研究科
高島和希〒8608555 熊本市中央区黒髪 2
391

プログラム
1200～1250

ポスター準備

 096
3423716

1300～1400

特別講演会(ポスター発表者は必ず聴講のこと)

Email: takashik＠gpo.kumamotou.ac.jp「量子冶金学」
九州大学総合理工学研究院 中島英治 教授
1410～1610

ポスターセッション［場所講堂会議室］

1610～1630

ポスター撤去1630～1830

交流討論会［大学会館 1 階大食堂］(ポスター発表者は必ず参加)

本 会 記 事◇電気通信大学大学院情報理工学研究科
知能機械工学専攻 計算材料加工科学分野
テニュア・トラック助教の公募◇〈公募類記事〉
無料掲載募集人員，締切日，問合先のみ掲載．
有料掲載1/4頁(700～800文字)程度．
「まてりあ」とホームページに掲載15,000円＋税ホームページのみ掲載
10,000円＋税〈その他の記事〉 原則として有料掲載．
原稿締切・掲載号毎月 1 日締切で翌月号 1 回掲載
原稿提出方法電子メールと FAX 両方(受け取りメールの確認をして下さい)原稿送信先%FAX 0222236312 Email : materia＠jim.or.jp◇【急募】文部科学省 HPCI 戦略プログラム(分野「新物質・エネルギー創成」)
東北大学金属材料研究所 拠点研究員 人事公募◇
研究内容・業務内容

募集人員

助教(常勤)名所

知能機械工学専攻

属

専門分野

加工・成形，加工法適正化，創形・創質，計算科学，マルチスケール CAE，マルチフィジックス CAE，有限要素法，高機能材料設計，または，これら諸技術の統合

講義科目

基礎科学実験，専門実験，専門基礎科目における演習，
実践教育科目(コンピュータリテラシー，基礎プログラ
ミング)

応募資格

採用時に博士の学位を有する．
自立して独創的な研究を行う能力を有する．
博士号取得後10年以内である．

2015年 4 月 1 日以降の早い時期
採用日から任期は 5 年で，3 年目の中間評価と 5 年目の

着任時期
任

期

文部科学省 HPCI 戦略プログラム(分野 2 「新物質・エネルギー創成」)からの委託「計算材料科学技術推進体制の構築」を遂
 計算材料科学的手法に基づくアプリケーショ
行するために，

資格審査の結果，極めて優秀と認められれば，准教授への昇任となります．
提出書類応募申請書類(写真貼付，履歴書，研究業績リスト)．

 計算材料科学分野における特別支援課
ンの開発と普及促進，

末尾「関連 url」より様式入手可．
主要著書，論文の別刷りまたはコピー(5 編以内)

題の推進を行う．特に，北海道大学・大野グループ，東京大学・
澁田グループ，京都工芸繊維大学・高木グループ等との密な協力これまでの研究(A4×2 頁以内)
研究計画(A4×2 頁以内)の下，フェーズフィールド法，分子動力学法等の開発を担当する．
公募人員
応募資格

産学官連携研究員 1 名
博士課程修了，またはこれと同等以上の能力を持つ方．

東北大学金属材料研究所

ルアドレス，および応募者との関係)
結果通知用定形封筒(申請者宛先記入済み，82円切手

及び，協力研究者の所属する貼付)研究機関．協力研究者の所属機関への出張に関しては，

年月日(月)応募締切 

頻度，期間について相談の上決定する．

郵 送 先

選考方法
提 出 書

照会先 2 名以上の連絡先(お名前，所属，住所，メー

2014 年 10 月 1 日，または可能な限り早い時期～2015 年
3 月31日(但し2016年 3 月31日まで延長可能)

雇用期間
勤 務 地

教育経験と教育に関する抱負(A4×2 頁以内)

〒1828585 東京都調布市調布ヶ丘 151

書類選考の結果に基づき，面接を行う(日時は追って連電気通信大学大学院

情報理工学研究科

絡)．

知能機械工学専攻長

木田

隆

宛

○履歴書

選考方法

○業績リスト

問合せ先久保木 孝，kuboki＠mce.uec.ac.jp○博士号修得を確認できる書類

関 連 url

http: // www.uec.ac.jp / about / advertisement / pdf / ad _20140717_1.pdf にて詳細を必ず確認して下さい．

○研究業績の概要(計算プログラミングの経験を含めて書類による 1 次審査と面接による 2 次審査

2,000字程度)○研究に関する抱負(2,000字程度)
勤務対応・手当・給与等
書類提出先

週 5 日1 週間当たり38時間45分相当，社会保険等加入．通勤手当有．

〒980
8577 仙台市青葉区片平 211
東北大学金属材料研究所 人事係＊封筒に「HPCI 戦略プログラム拠点研究員応募書類」と明記のこと
公募締切◇信州大学学術研究院工学系(工学部機械システム工学科) 教員公募◇
職名・人員
所属学系

准教授名
信州大学学術研究院

主担当学部等
年月日(火)まで受付
決定次第終了，最長で本件に関する問合せ先北海道大学大学院工学研究院
材料科学部門

准教授

学教育分野)
研究分野

先端機械材料など

職

材料・設計システム工学分野に関する研究

務

大野宗一

工業材料学，機械システム工学設計製図などの授業・ 0117066344
そ の 他

工学系

工学部機械システム工学科(材料・設計システム工演習，関連する大学院の専門科目を担当

Email: mohno＠eng.hokudai.ac.jp
お送りいただいた応募書類等は返却いたしませんので御応募資格

博士の学位を有していること

採用予定日了解の上応募下さい．又，履歴書は本応募の用途に限り

待2015年 4 月 1 日
国立大学法人信州大学の規定に基づく，定年 65 才，遇

使用し，個人情報は正当な理由なく第 3 者への開示，
譲渡及び貸与することはありません．

退職日定年に達した日以後における最初の 3 月31日
提出書類



履歴書(任意書式，ワープロ可，写真貼付，Email アドレス
記入)




研究業績リスト(著書，学術論文，国際会議論文，解説，学会口頭発表，特許などに区別し，共著者はすべて記入すること)

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japan

科研費などの研究費取得実績と受賞歴

主要論文 5 編の別刷りまたはコピー

教育と研究に対する抱負(A4 用紙 1 枚程度)
 および
 については，書式と記載例を学科ホームページに掲※

クターと被引用数)







これまでの研究の概要(A4 サイズ 2 頁以内)



今後 5 年間の研究計画(A4 サイズ 2 頁以内)



教育に対する抱負(A4 サイズ 1 頁以内)



主要論文 5 編以内(別刷またはコピー)載していますので，ダウンロードして使用して下さい．

http://www.mech.shinshuu.ac.jp/
年月日(金)必着
応募締切 
一次選考書類審査，二次選考面接審査(2014年12月

選考方法

下旬に実施予定)

2 名の推薦書(様式自由，英語または日本語)
 ～ は所定の様式( Word, PDF )がありますので，必ず※(注 1 )

※信州大学は男女共同参画を推進しており，業績等(研究業績，

本校のホームページ( http: // www.shizuoka.ac.jp / recruit / 2014 /

教育業績，社会的貢献ほか)及び人物の評価において同等と認

20140804 _tenure.html)からダウンロードし，英語または日本語で記載して下さい．

められた場合には女性を採用します．ただし，これは性別のみで優先的に採用することを認めるものではありません．
書類提出先

年月日(金)時必着
応募締切 

〒380
8553 長野県長野市若里 4171

着任時期

信州大学工学部長

選考方法

大石修治

宛

2015年 2 月 1 日以降のできる限り早い時期
書類審査後，書類審査の合格者のみ面接を行う．旅費は＊封筒に「機械システム工学科准教授(材料・設計システム工学

支給しない．なお，業績および人物評価において同等と教育分野)応募書類在中」と朱書きの上，簡易書留にて郵送下認められた場合には，女性，外国人，障がい者等の候補

さい．なお，提出書類は選考終了後も返却いたしませんが，採用選考以外の目的で使用することはありませんので，ご了者を優先する選考を行う．
〒4328561 静岡県浜松市中区城北 351

問合せ先

静岡大学大学院工学研究科機械工学専攻

承下さい．
問合せ先

信州大学工学部機械システム工学科
 0262695116

学科長

坂井田喜久

吉野正人

FAX 0262695116%

Email: masato＠shinshuu.ac.jp
信州大学工学部機械システム工学科のホームページの URL

送 付 先

http://www.mech.shinshuu.ac.jp/

提出方法

教授

/%
FAX 0534781035

Email: tysakai＠ipc.shizuoka.ac.jp〒4328561 静岡県浜松市中区城北 351
静岡大学テニュアトラック支援室
提出書類は，片面印刷し，主要論文の別刷，推薦書とともに同封の上，封筒表面に「テニュアトラック助教応募
書類在中」と朱書きし，簡易書留で郵送下さい．なお，
応募書類は選考目的以外には使用しませんが，返却致し◇静岡大学大学院工学研究科
テニュアトラック助教 公募◇

ません．

静岡大学は，募集分野の若手研究者に対し，研究資金等の援助に加えてテニュア獲得のインセンティブを与えることにより，教育研究意欲を高めるとともに，その能力と資質の向上を図り，もって教集

育研究の高度化と活性化を期することを目的としてテニュアトラッ

◇東京大学 生産技術研究所
非鉄金属資源循環工学寄付研究部門(JX 金属寄付ユニット)E
scrap シンポジウムと見学会のご案内◇

ク制度を導入している．任期中の業績が優秀と認められた場合はテニュアポストへの早期昇任が可能で，すべての国の研究者が応募できる．また，同大は男女共同参画を推進し，雇用の機会均等を推進
している．
募集人員

テニュアトラック助教名所

大学院工学研究科機械工学専攻

属

募集分野

機械材料に関する研究を推進できる若手研究者．

会

■主

催

東京大学 生産技術研究所 非鉄金属資源循環工学寄付■協

力研究部門(JX 金属寄付ユニット)
東京大学 生産技術研究所 サステイナブル材料国際研

特に，材料(構造材料，機能性材料，生体材料等)のマク究センター，レアメタル研究会，東北大学 多元物質

ロな機械的特性に関して微視組織や微構造に着目した研究に興味と研究能力を有し，かつ，研究活動に意欲のあ

科学研究所，独立行政法人 産業技術総合研究所■協賛る若手研究者を望む．応募時，機械工学とは異なる分野で活躍中の方であっても，任用後，機械工学科ならびに(一社)軽金属学会，(一社)資源・素材学会，(公社)日本化学会，(一社)日本鉄鋼協会，その他■参加登録・問い合せ

機械工学専攻における機械材料・材料力学に関する教

雇用条件

岡部研究室

学生実験や製図などの実験・演習科目，研究指導補助．
なお，任期中の研究活動エフォートは，原則70以上．

■日

程 任期5 年  テニュア審査◯ 雇用後 1， 2 及び 4
 雇用後年経過日に研究計画の達成状況の評価を行う．◯

2 年 7 ヶ月後に中間審査，4 年 6 ヶ月までにテニュア審査を実施．審査に合格した助教は，テニュア講師または応募条件(最寄り駅駒場東大前，東北沢，代々木上原)■会制を適用する場合がある．詳細は大学 HP を参照のこと．

■プログラム【敬称略】

1 年目500万円，2 年目200万円，3～5 年目に各100万円の研究資金を援助する．

1000
1005

司会

費




無料(シンポジウム)，未定(交流会)

東京大学 生産技術研究所

博士の学位を取得後 10 年以内の人．日本語を母国語と

教授 岡部

徹

開会の挨拶
東京大学 生産技術研究所 JX 金属寄付ユニット 特任教授
(東北大学

多元物質科学研究所

1005
1045

最近の鉱物資源をめぐる状況

1045
1115

Escrap リサイクルの現状と方向性

指定の応募申請書(履歴，写真貼付，論文等の業績と外部資金獲得リスト，各論文のインパクトファ17302000
東京大学生産技術研究所 An 棟 2F コンベンションホール
(〒153
8505 東京都目黒区駒場 461)

しない応募者は，上記任期中に，学生指導等ができる
提出書類

2014年11月 6 日(木)シンポジウム 10001730

費静岡大学教職員給与規程に基づき決定．なお，年俸

よう日本語習得に努力すること．

FAX 0354526313
%

交流会
■開催会場

 給与・扶養手当・賞与・赴任旅准教授に採用する．

研究支援

宮嵜智子

学術支援専門職員Email: tmiya＠iis.utokyo.ac.jp
Escrap シンポジウム

育，学生指導に意欲のある方．
担当科目

東京大学 生産技術研究所

経済産業省教授) 中村崇

鉱物資源課 萩原崇弘

本 会 記 事東京大学 生産技術研究所 JX 金属寄付ユニット 特任教授，
東北大学 多元物質科学研究所
1115
1145

教授 中村

集

崇

会

Escrap の収集とリサイクル◇レアメタル研究会◇

DOWAエコシステム株式会社 狩野信吾
1145
1300

司会

―休憩―

東京大学 生産技術研究所■主催

レアメタル研究会

客員教授 大和田秀二

主宰者東京大学生産技術研究所 教授

岡部徹

13001330

連続製銅プロセスを利用した貴金属リサイクルのイ■協力(一財)生産技術研究奨励会(特別研究会 RC40)

三菱マテリアル株式会社 田中史人

■共催

東京大学マテリアル工学セミナー

1330
1400

JX 日鉱日石金属の Escrap リサイクル■協賛(一社)軽金属学会，(一社)資源・素材学会，(公社)日■開催会場

東京大学生産技術研究所 An 棟 2F コンベンションホール

ノベーション

レアメタルの環境調和型リサイクル技術の開発研究会

JX 金属環境株式会社 鈴木義昭
1400
1430

ビジネスと Escrap リサイクル

本化学会，(一社)日本鉄鋼協会，その他

ハリタ金属株式会社 張田
1430
1500

真(〒153
8505 東京都目黒区駒場 461)

宅配システムを利用した廃小型電子の収集(最寄り駅駒場東大前，東北沢，代々木上原)

リネットジャパン株式会社 黒田武志
1500
1520

司会

―休憩―

■参加登録・お問合わせ

東京大学 生産技術研究所

特任教授 中村崇

Escrap リサイクルのターゲットとしての ELV
東京大学大学院 工学系研究科 村上進亮

1550
1630

小型家電リサイクルの取組の現状

1630
1710
1630
1710

平成26年度■リサイクル推進課 信田哲宏

■

第64回

東京大学 生産技術研究所 JX 金属寄付ユニット 特任教授

■

第65回

リサイクル推進室 櫻井義夫

リサイクルに関する取組について■

レアメタル研究会のご案内(予定)

閉会の挨拶

2014年 9 月19日(金)←次回
2014年11月28日(金)2015年 1 月 9 日(金)(2014年 7 月28日現在)★貴金属シンポジウム(第 2 回)＋新年会★(合同開催)(東京大学

1730
2000

FAX 0354526313 Email: tmiya＠iis.utokyo.ac.jp
%

第62回
第63回

経済産業省

学術支援専門職員 宮嵜智子岡部研究室

1520
1550

環境省

東京大学 生産技術研究所

2015年 3 月13日(金)(平成26年度

最終回)

理事・副学長) 前田正史

■第回 
年月日(金)1500～ An 棟 2F コンベンションホール

交流会
東京大学 生産技術研究所 An 棟 1 階

カポ

ペリカーノ

テーマ特殊金属製錬

リサイクル施設見学会

午後 300～

2014年11月 7 日(金)■集合場所 東京大学 生産技術研究所 13 号館(正門正面の建物)

レニウムなどの特殊金属の現状と製錬，リサイクルについて■開 催 日(仮)(60分)の前■対

象

稀産金属株式会社

全国の非鉄製錬・リサイクルに関心を持つ学生( 4 年■参 加 費■行

東京大学

生産技術研究所

教授 岡部

徹

講師

A Unique Reactive Metal: Beryllium Extraction and Its Usage

は各自ご負担下さい)(60分)

2,000円程度(変更となる可能性あり)

Director, Technology, Materion Brush Beryllium & Composites, USA

程08  15講師

ヨード法を使ったチタンなどの特殊金属製錬(45分)

生， M1, D1, D2 )および公的機関の若手研究者(ただし，当日東京からの往復ですので，東京までの旅費

代表取締役社長 小林修二

13 号館(正門正面の建物)の
下記サイトのキャンパスマップを参考

東京大学生産技術研究所
前に集合

http://www.iis.utokyo.ac.jp/access/campusmap.html
貸切バスでつくばへ移動

0830
10  00 11  00

産業技術総合研究所 戦略的都市鉱山研究拠点(SURE)施設見学

午後 630～

研究交流会・意見交換会■第回 年月日(金)15 00 ～Dr. James A. Yurko(An 棟 2F ホワイエ)

An 棟 2F

コンベンシ

ョンホール
テーマ非鉄金属製錬の発展に向けて
午後 300～

日立へ移動，昼食
1100
12  30 16  30 JX 日鉱日石金属 HMC 工場ならびに日鉱記念館見学

アルミニウムの工業電解の歴史と将来展望(仮)(60分)

1630
1800

チタンの資源の現状とチタン鉱石のアップグレード法などにつ東京へ移動

日本軽金属株式会社いて(仮)(60分)

東京駅にて解散

東京大学

生産技術研究所 姜

正信(Jungshin Kang)講師

マグネシウム新時代の到来(60分)

佐々木秀顕(東京大学・前田研・助教)
 09021247301

Email: hideakis＠iis.utokyo.ac.jp
淳(東北大学・中村研・助教)

 08061654210

講師(変更となる可能性あり)■当日の緊急連絡先

飯塚代表取締役社長 岡本一郎

Email: iizuka＠tagen.tohoku.ac.jp

熊本大学

先進マグネシウム国際研究センター・センター長，

自然科学研究科

午後 630～

マテリアル工学専攻・教授(併任) 河村能人

研究交流会・意見交換会(An 棟 2F

講師

ホワイエ)

■第回 
年月日(金)★貴金属シンポジウム(第 2 回)＋新年会★(合同開催)

◇

◇

◇

特別合同シンポジウム貴金属の製錬・リサイクル技術の最前線 1000～
非鉄金属資源循環工学寄付研究部門(JX 金属寄付ユニット)とサス
テイナブル材料国際研究センターとの特別・合同シンポジウム
テーマ貴金属製錬・リサイクル
午前1000～★企業の活動や研究を中心にプログラムを組む予定★

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japan

★ポスター発表会も開催予定★
午後 630～

研究交流会・意見交換会(An 棟 1F カポペリーノ)■第回 
年月日(金)1500～ An 棟 2F コンベンションホール
(平成26年度

最終回)

テーマ非鉄金属の未来◇千葉工業大学工学部機械サイエンス学科 教員公募◇
募集人員

教授または准教授

所

工学部 機械サイエンス学科

属

専門分野

エネルギー材料・電池材料およびその関連分野

担当授業科目

電池材料，エネルギー材料，基礎材料工学，材料工

午後 300～
午後 630～

名学実験，ゼミナール等
研究交流会・意見交換会(An 棟 2F

ホワイエ)

応募資格

＊研究会ホームページ

http://www.okabe.iis.utokyo.ac.jp/japanese/rc40_j.html



博士の学位を有する方

大学院の教育・研究指導を担当できる方

2015年 4 月 1 日
提出書類(A4 版横書き)
着任時期

 から
 まで紙媒体と PDF を提出．なお，PDF については各項

目別のファイルを 1 枚の CD
R にまとめて下さい．

米国版レアメタル研究会(RMW)のご案内
Workshop on Reactive Metal Processing(Reactive Metal Workshop)

履歴書(写真貼付，連絡先に電話番号と E mail アドレスを

研究業績リスト(学位論文，著書，有審査論文，国際会議プ

記入)■RMW10 March 20 (Fri)21 (Sat), 2015, Cambridge, MIT
詳しくは Reactive Metal Workshop の HP 参照

ロシーディングス，解説，特許，外部研究費の実績，受賞歴

http://www.okabe.iis.utokyo.ac.jp/coretocore/rmw/とその内容，その他などに分類．また，分類ごとに最新のものから記載)

助成◇公益財団法人近藤育英会平成年度研究助成の募集◇
当財団では炭素材料に関する研究助成の募集をおこなっております．詳細につきましては下記 URL より財団のホームページをご覧

学協会等ならびに社会における活動実積のリスト



研究業績に関する概要(1,000字程度)

教育に関する抱負(1,000字程度)

今後の研究計画(1,000字程度)

主要学術論文 5 編の別刷(コピー可)年月日(土)消印有効
応募締切 



選考方法

下さい．
書類送付先

第 1 次選考
第 2 次選考

書類審査

第 1 次選考合格者に対する面接審査〒2750016 千葉県習志野市津田沼 2171

助成対象

炭素材料に関する基礎研究及び応用研究．

千葉工業大学 工学部 機械サイエンス学科

助 成 額

一件最高100万円．

学科長・教授応募方法

所定の申請書(下記 URL よりダウンロード)に必要事項

募集期間

2014年 9 月 1 日～2014年10月31日(必着)〒555
0011 大阪市西淀川区竹島 5712を記載のうえ事務局まで郵送．
連 絡 先

東洋炭素株式会社内

長瀬

亮

宛

Email: ryo.nagase＠itchiba.ac.jp＊応募書類の封筒には「機械サイエンス学科教員応募書類(エネル
ギー材料・電池材料およびその関連分野)」と朱書きの上，簡易書留で郵送して下さい．応募書類は原則として返却致しません．
問合せ先

機械サイエンス学科 教授

齋藤哲治

 047
4780315

公益財団法人近藤育英会 事務局

FAX 0664726007%

＠E mail: info kondozaidan.or.jp
URL: http://www.kondozaidan.or.jp/
 0664725838

備考Email: tetsuji.saito＠itchiba.ac.jp
採用後 3 年間は年度毎の雇用契約更新制とし，その間の教育研究業績・素行等に問題があると判断された場合には，雇用契約を更新しないことがあります．最終雇用
契約期間満了時点で，特に問題なしと判断された場合には，契約期間の定めがない専任教員に身分変更します．

助

雇用契約期間中は，雇用契約期間が定められていること

成以外，処遇面等は雇用契約期間の定めのない専任教員と同一です．詳細はメール等でお問い合わせ下さい．

「宇宙科学奨励賞」候補者推薦依頼
推薦締切日 
年月日(金)必着
推薦の詳細
問合せ先

http://www.spss.or.jp/ をご覧下さい．
公益財団法人宇宙科学振興会 事務局
 042
7511126Email: admin＠spss.or.jp

・・(2014年 6 月24日～2014年 7 月24日)

正

員

古賀紀光

横浜国立大学

学

生

員

津之浦

徹

東京工業大学

瀧沢陽一

長野鍛工株式会社

本 会 記 事日 本 金 属 学 会 誌 掲 載 論 文

Indenter Geometry Affecting Indentation Behaviors of the Zr-Based Bulk Metallic Glass
Hu Huang and Hongwei Zhao

Vol. 78, No. 9（2014）
論

文

Mn
Bi
Sb 3 元系状態図の熱力学的解析
上満愛美

榎木勝徳

飯久保

智

大谷博司

Cr
Cu 材の時効熱処理による熱膨張率低下現象
寺尾星明

小日置英明

山田克美

金武直幸

Cu 21 mass  Ni 5.5 mass  Sn 合金の強度への加工
熱処理の影響
小澤

敦

渡邊千尋

門前亮一

村松尚国

鋼および銅合金のスパッタエッチングによって形成した微細突起物の可視光線および赤外線吸収特性
中佐啓治郎

久保

隆

山本旭宏

李木経孝

真空熱処理における NiCrAlY コーティングと Nb 基
材間の相互拡散層の形成
齋藤

繁

高島敏行

見山克己

成田敏夫

Linruo Zhao

MeV 電子照射による FeSiBPCu 合金のナノ結晶化過清水一行 西嶋雅彦 竹内 章
程の動的観察
永瀬丈嗣

保田英洋

牧野彰宏

Materials Transactions 掲載論文
Vol. 55, No. 9（2014）

Ho Yong Um, Kang Hyun Choi and Hyoung Seop Kim
Materials Chemistry

Development of Nanoporous Copper Foams by
Chemical Dealloying of Mechanically Alloyed Al
Seungjin Nam, Hyungyung Jo,
Cu Compounds
Heeman Choe, Donghwan Ahn and Hyunjoo Choi

Smelting of Metallic Titanium from an Oxide Flux
Using a CaO-Stabilized ZrO2 Solid-Electrolyte
Ichiro Seki, Kazuhiro Nagata, Jun Tanabe,ElectrodeShin-ichi Yamaura and Xin-Min Wang
Materials Processing

Effects of Macro- and Micro-Porosity on Mechanical Properties of a Porous Ti-6Al-4V Alloy Fabricated Using Solid-State Space-Holder Method
Yorina S. F. Lantang, Equo Kobayashi, Hiroyasu Tezuka
and Tatsuo Sato

Improved Deposition Efficiency of Cold-Sprayed
CoNiCrAlY with Pure Ni Coatings and Its HighTemperature Oxidation Behavior after Pre-Treatment in Low Oxygen Partial PressureKang-Il Lee and Kazuhiro Ogawa―Regular Articles―
Materials Physics

The Influence of B4C on the Fluidity of Ti-6Al-4VJiheng Wang, Xianglong Guo,
xB4C Composites
Liqiang Wang and Weijie Lu

Magnetic Properties of Antiferromagnetic Coupled Co-Pt Stacked Films with Two-Dimensional
Array Structures
Haruki Yamane and Masanobu Kobayashi
Microstructure of Materials

Compositional Transition Layer around Growing
LPSO in Mg97Zn1Y2 Cast Alloys
Takanori Kiguchi, Shuhei Matsunaga, Kazuhisa Sato andToyohiko J. Konno

Practical Applicability and Limitation ofRepresentative Volume Element Approach toModel Creep Behaviors of Metal Matrix CompoWook Jin Lee, Yi Je Cho, Yoonsuk Choi andsites
Yong Ho Park
Mechanics of Materials

Improvement in the Unconfined Compressive
Strength of Sand Test Pieces Cemented with Calcium Phosphate Compound by Addition of Calcium
G. G. N. N. Amarakoon,
Carbonate Powders
Takefumi Koreeda and Satoru Kawasaki

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japan

Effect of Homogenization Treatment on theMicrostructure and Mechanical Property EvoluCu Alloy during High-Prestions of As-Cast Al
Mohamed Ibrahim Abd El Aal,sure Torsion

Influences of Residual Stress Induced by Cutting
on Subsequent Scratch Using Smooth Particle
Hongwei Zhao, Peng Zhang,Hydrodynamic (SPH)
Hongda Liu, Chuang Liu, Da Tong, Lin Zhang, Luquan Ren,
Xiaolong Dong and Shanshan Liang
Engineering Materials and Their Applications

In-Beam Stress Corrosion Tests for Welded 308
Stainless Steel in Pure Water at 473 K
Yoshiharu Murase, Norikazu Yamamoto,Tadashi Shinohara, Akira Tahara, Toshiho Ogata andKazuhiro Kimura

Effect of Ni Contents on Microstructures andMechanical Properties for (Ti0.8Mo0.2)C-Ni CerHiroyuki Hosokawa, Kiyotaka Katou,
mets
Koji Shimojima, Ryoichi Furushima and Akihiro Matsumoto

A New Low-Cost b-Type High-Strength Titanium
Alloy with Lower Alloying Percentage for Spring
Xiaoli Zhao, Shuchen Sun, Lei Wang,
Applications
Yandong Liu, Jidong He and Ganfeng Tu

Diffusivity and Solubility of Cu in a Reactor Pressure Vessel Steel Studied by Atom Probe
Masaki Shimodaira, Takeshi Toyama,
Tomography
Fumihiko Takahama, Naoki Ebisawa, Yasuko Nozawa,
Yasuo Shimizu, Koji Inoue and Yasuyoshi NagaiEffects of Fabrication Method, Shape, Strain andTemperature on Conductive Properties of SmartStress-Memory Patch

Morphologies of Some Graphites in Ductile Cast
Takamichi Hara, Takahiro Kitagawa,
Irons
Kenta Kuroki, Seiji Saikawa, Kiyoshi Terayama,
Susumu Ikeno and Kenji Matsuda

Fang Yuan, Takayuki Shiraiwa and Manabu Enoki

Preparation of Supersaturated Fe
In Alloy Thin
Films by Ion-Plating Process―Rapid Publications―
Effect of Impurity Fe Concentration on the Corrosion Behavior of Mg-14 massLi-1 massAl Alloy

Mao Amano, Yumiko Ezaki, Kadek Fendy Sutrisna andYoshihito Matsumura

Taiki Morishige, Kumiko Ueno, Masahiro Okano,Takayuki Goto, Eiji Nakamura and Toshihide Takenaka

Wet Preparation of Organic-Stabilizer-Free
Urchin Structured Nickel Fine Particles and Their
In Situ TEM Observation at High Temperatures

Dual Control Theory of Spintronics
Morishige Yoneda, Shuji Obata and Masaaki Niwa

Takashi Narushima, Ren Lu and Tetsu Yonezawa

Reduced Electrical Resistivity of Ternary Solder
CopperSulfur: An Anti-Oxidative
Alloy of Tin
CopRole of Sulfur in Binary Solder Alloy of TinSang Hoon Kim, Yong-Jin Kim, Tae-Soo Lim,per

Tape Length-Dependence of Critical Current andn-Value in Coated Conductor with a Local Crack
Shojiro Ochiai, Hiroshi Okuda and Noriyuki Fujii

Dong-Yeol Yang and Sangsun Yang

―Express Regular Articles―
Effect of Dry Grinding of Pyrophyllite on the
Hydrothermal Synthesis of Zeolite Na-X and Na-A

Effect of Cu Addition on Soft Magnetic Properties
Zr
Si Amorphous Alloyof Fe

Wantae Kim, Woori Chae, Soyeon Kwon, Kwanho Kim,
Hoon Lee and Sangbae Kim

Suchul Yoon and Seok-Jae Lee

Adsorption of Co(II) and Mn(II) Ions on
Mesoporous Silica SBA15 Functionalized withSeongmin Kim, Seungsoo Park,
Amine Groups
Yosep Han, Joonchul Choi and Jaikoo Park

まてりあ

第巻

ミニ特集「材料の高強度化・高機能化を実現する凝固プロセス技
術と解析技術の最前線」
企画にあたって ………………………………………………佐藤 尚
電磁場を利用した凝固組織制御 ……………………………岩井一彦
Cz シリコン単結晶の凝固プロセス中に水素を添加することで達成できるプロセスゾーンの拡大………………………杉村 渉 小野敏昭 家来正隆 東田賢二
フェーズフィールド・シミュレーションによる凝固組織解析の進
展 ………………………………………………………………大野宗一
鋳造・凝固シミュレーションの動向と課題 ………………大中逸雄
放射光 X 線イメージングを利用した炭素鋼の凝固現象の解明………………………………………………………………柳楽知也

第号

予告

強磁性 L10 型規則合金ナノ粒子の原始的構造と相変態 ………………佐藤和久 今野豊彦 弘津禎彦
[講義ノート] 材料の組織形成とその理論―第 3 回― ～組織粗大化過程の総合的解析～ …………………宮崎 亨―他―[最近の研究](編集の都合により変更になる場合がございます．
）“材料系学協会情報コーナー”
〈軽金属

第巻

研究論文

タンデム式縦型高速双ロールキャスト法で作製した4045 / 3003 / 4045 アルミニウム合金クラッド材の組織と機械的性質/中村亮司，筒井あかり，羽賀俊雄，原田陽平，熊井真次，寺山和子，新倉昭男
AZ91D 合金射出成形品の引張特性に及ぼす成形条件の影響/福田忠生，小武内清貴，尾崎公一，赤澤誠一
423 K でピーク時効した Cu, Ag を含む AlZnMg 系
合金の TEM 観察/渡邊克己，松田健二，吉田朋夫，
村上 哲，池野 進
アルミニウム電解コンデンサ用箔/山ノ井智明
超高圧電子顕微鏡/保田英洋

解
説
連載講座
―他―



第号(月日発行)

予定〉

〈溶射
解

第巻

第号 年月〉

説

防食溶射の連載シリーズの刊行について/原田良夫
ZnAl 合金溶射皮膜の自己腐食機構と防食特性/高谷泰之，戸越健一郎，原田良夫
研究論文 固相粒子積層皮膜における堆積粒子界面微視組織観察/渡邊悠太，本田祐介，山田基宏，福本昌宏
腐食特性に及ぼす AlMg 合金溶射皮膜中の Mg 添加
量の効果/高谷泰之，進藤亮太，戸越健一郎，嶋谷雅俊，原田良夫

〈ふぇらむ
入門講座
躍
動
解
説

第巻

第号 年月〉

鋼の凝固入門11 各種鋳造法造塊法/梶川耕司
理論と現場と制御研究者/小林俊介
計算工学による組織・特性予測技術に関する将来展望

本 会 記 事

行
開催日
月
1～2

事

カ

名称・開催地・掲載号

レ

ン

主催・担当

ダ

ー 太字本会主催(ホームページ掲載)
問合先締切

2014年度 JCOM 若手シンポジウム(高知)

日本材料学会TEL 0757615321
JCOM2014wakate＠jsms.jp
http://compo.jsms.jp/

1～2

第 22 回初心者のための疲労設計講習会(大阪工大)日本材料学会TEL 0757615321
jimu＠jsms.jp http://www.jsms.jp/

1～3

第17回 XAFS 討論会(徳島大)2

第310回塑性加工シンポジウム「付加価値を高める板材のせん断加工」(東京電機大)

日 本 XAFS 研 究 TEL 088
6567263
会・山本(徳島大) takashiyamamoto.ias＠tokushimau.ac.jp
http://web.ias.tokushimau.ac.jp/jxafs17/
日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp

2～5

第54回真空夏季大学(掛川)3～5JASIS2014(幕張)4～6

第16回日本感性工学会大会(中央大)5第203回塑性加工技術セミナー「実習型セミナー(引張試験)」(香川大)52014年度茨城講演会(茨城大学)

日本機械学会関東 TEL 029438
5027
支部・関東(茨城 ibakouen＠mx.ibaraki.ac.jp
大)6

平成 26 年度
大)国立高等専門学校 TEL 015457
7222
機構他・石井(釧 kyoumug＠＠office.kushiro
ct.ac.jp
路高専)
http://www.kosenk.go.jp/kosengirl/jyoshiforum/

6

平成26年度 YNU 公開講座「アクティブマテリア
ル～自己治癒材料の現状と将来～」(横浜国大)

横浜国立大学グリ gmihonbu＠ynu.ac.jp
ーンマテリアルイ
ノベーション拠点
・梅村(横浜国大)8～9

第137回塑性加工学講座「板材成形の基礎と応用～応用編～」(日本大)日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp

9 ～11

日本セラミックス協会第 27 回秋季シンポジウム(鹿児島大)

9 ～11

日本セラミックス協会第 27 回秋季シンポジウム
特定セッション「次世代を切り拓くハイブリッド
マテリアル」(鹿児島大)

日本セラミックス TEL 033362
5232 fall27＠cersj.org
協会・山口
http://www.ceramic.or.jp/igsyuki/27th/
ハイブリッド材料 TEL 0527367345
研究会・増田(産 masuday＠aist.go.jp
総研)

11～12

第 5 回「塗装入門講座」(東京)

11～12

第 5 回社会人のための表面科学ベーシック講座(東京理科大)11～12

第 11 回ノートパソコンで出来る原子レベルのシ
ミュレーション入門講習会～分子動力学計算と電子状態計算～(東大)12

第 311 回塑性加工シンポジウム「高強度・軽量化・複雑一体成形に貢献する最新の塑性加工技術」(刈谷)



分科会シンポジウム「 3D プリンターによる次世
代ものづくり」(東京)(本号頁)

日本金属学会

FAX 0222236312

事前
8.31

15～17

平成 26 年度資源・素材関係学協会合同秋季大会
(熊本)

8.20

17

第204回塑性加工技術セミナー「金属薄板の高温引張試験(実習付き)」(首都大東京)

info＠mmij.or.jp
http://www.mmijkyushu.com/mmij2014/
日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp

本多光太郎記念講演会(名工大)(号頁)

18～19

第39回複合材料シンポジウム(秋田)19腐食防食部門委員会第300回例会(大阪)19

第62回レアメタル研究会(東大)(本号439頁)

レ ア メ タ ル 研 究 TEL 035452
6314
会・岡部(東大生 tmiya＠iis.u
tokyo.ac.jp
産研)

24～25

第17回薄膜基礎講座(東京理科大)

日本表面科学会

～

日本金属学会年秋期講演大会(名古屋大学)
（本号
頁）

日本金属学会

13～14

高専女子フォーラム in 北海道(北日本真空学会・大 TEL 033431
4395
工原
ofcvsj＠vacuumjp.org
日本分析機器工業 TEL 033661
5131
会他・菅
webmaster＠jaima.or.jp//
http: www.jasis.jp
日本感性工学会・ TEL 033666
8000
上野
jske16＠jske.org http://www.jske.org/
日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japan

定員
80名

事前
8.1
定員
16名

定員
50名

日本塗装技術協会 TEL 036228
1711
tosojimukyoku＠jcot.gr.jp
http://jcot.gr.jp
日本表面科学会
TEL 0338120266 shomu＠sssj.org
http://www.sssj.org
日本材料学会TEL 0757615321
jimu＠jsms.jp
http://www.jsms.jp
日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp

TEL 0222233685
meeting＠jim.or.jp
SPring8 シンポジウム2014 ｢New dimension of SPring 8 ユーザー TEL 0791580970
Science and Technology using SPring8｣ SPring 協同体(SPRUC)・ users＠spring8.or.jp
事務局
8 による科学・技術の新次元(東大)

定員
40名
事前参加
8.22

資源・素材学会

9.5

定員
100名

定員
10名

TEL 08045476041
tokai＠numse.nagoyau.ac.jp
日 本 複 合 材 料 学 TEL 0188892728
会・渋谷(秋田大) yshibuya＠gipc.akitau.ac.jp
日本材料学会TEL 0757615321 jimu＠jsms.jp
http://www.jsms.jp/

東海支部・松永TEL 0338120266 shomu＠sssj.org
http://www.sssj.org
TEL 0222233685 FAX 0222236312
member＠jim.or.jp

9.17
事前参加
8.25




開催日

名称・開催地・掲載号

主催・担当

問合先

25

JST 産学共創基礎基盤研究プログラム「ヘテロ構造制御」公開シンポジウム―ヘテロ構造制御で起こすイノベーション―構造用金属材料の新指導原理―(名大)

第回水素誘起超多量空孔研究会「水素と原子空孔」(名大)(号頁)

第回エレクトロニクス薄膜材料研究会「最先端電子・情報素子と機能材料研究の動向」(名大)（号頁）

25～27

第38回結晶成長討論会(東京)

日本金属学会・日本鉄鋼協会第回女性会員のつどい(名大)(本号頁)

日 本 結 晶 成 長 学 TEL 035950
4741
会・安部
jacg＠wordssmile.com
http://www.jacg.jp
日本金属学会他・ mitarai.yoko＠nims.go.jp
御手洗(物材機構)



平成
年度秋期全国大学材料関係教室協議会講演会(名大)(号頁)

全国大学材料関係
教室協議会

28～30

第50回記念熱測定討論会(大阪大)

日本熱測定学会

25～26

2014 年度技術者継続教育「基礎コース」講習会(岡山)

日本マリンエンジ TEL 033539
5920
ニアリング学会
http://www.jime.jp

講習会「もう一度学ぶ機械材料学」機械・製造技
術者のための基礎講座―(東京)日本機械学会・石 TEL 035360
3506
澤http://www.jsme.or.jp/mpd/
LPSO2014 熊大・ TEL 0963423547
内線3547河村
lpso1＠kumamotou.ac.jp
http://www.msre.kumamotou.ac.jp/
LPSO2014/

月
2～3

5～8

International Sympojium on LongPeriod Stacking Ordered Structure and Its Related Materials
2014(LPSO2014)(熊本)

第回材質制御研究会「複合材料の加工・組織制
御と高機能化(鳥取大)

9 ～10

第 9 回高崎量子応用研究シンポジウム―暮しに役立つ量子ビーム―(高崎)～

研究集会「第回結晶と組織の配向制御による材料高性能化研究会」(軽井沢)(本号頁)

10

第 17 回「拡大 M  P サロン「見学会ワークシ
ョップ」(東京)

11～13



第65回塑性加工連合講演会(岡山大)

17～18

第 59 回塑性加工技術フォーラム「微細粒鋼材開発の最前線と医療用途への期待」(諏訪)21～22

第10回固体潤滑シンポジウム

22～23

第42回日本ガスタービン学会定期講演会(熊本)23～242014 年度技術者継続教育「基礎コース」講習会
(岡山)

24




H年度秋季講演会(熊本大)(本号頁)(東京理科大)科学技術振興機構 TEL 033238
7682
他・中島
t2nakajima＠jst.go.jp
http://www.jst.go.jp/kyousou/theme/
h22theme01.html
研 究 会 No. 73 ・ TEL 0432903503
藤浪(千葉大)fujinami＠faculty.chibau.ac.jp
研 究 会 No. 69 ・ FAX 079
2674907
松尾(兵庫県立大) nmatsuo＠eng.uhyogo.ac.jp

TEL 0358217120
netsu＠mbd.nifty.com
http://www.netsu.org/

9.19

8.8
定員
80名

参加予約
9.10

staff＠jime.jp

定員60名

中国四国支部・赤 TEL/FAX 0857
316760
尾(鳥取大)
akao＠mech.tottoriu.ac.jp
日本原子力研究開 takasympo＠jaea.go.jp
発機構
http://www.taka.jaea.go.jp/
研 究 会 No. 67 ・ TEL 0722549316 FAX 0722549912
井上(大阪府大)inoue＠mtr.osakafuu.ac.jp
日本機械学会・石 TEL 035360
3506
澤http://www.jsme.or.jp/
日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp
九 州 支 部 ・ 高 島 TEL 0963423716(熊本大)
takashik＠gpo.kumamotou.ac.jp
日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp
日 本 ト ラ イ ボ ロ TEL 033434
1926
ジー学会
http://www.tribology.jp
日本ガスタービン TEL 033365
0095 gtsjoffice＠gtsj.org
学会
http://www.gtsj.org/

日本マリンエンジ TEL 033539
5920 staff＠jime.jp
ニアリング学会
http://www.jime.jp
第66回白石記念講座「枯渇する金属資源に「今」 日本鉄鋼協会・楢 TEL 033669
5933
我々ができること・すべきこと～金属資源確保と 岡
educact＠isij.or.jp
材料設計の元素戦略～」(早大)
http://www.isij.or.jp/mupjrwnge
金属学会セミナー「材料における拡散―基礎およ 日本金属学会
TEL 0222233685 FAX 0222236312
び鉄鋼材料における拡散と関連現象」(東工大)
meeting＠jim.or.jp
(本号
頁)

申込
9.30
定員
50名
定員
80名
定員
60名
定員
90名

事前
10.10

27～30

EcoBalance 2014
(つくば)

30～31

第50回 X 線分析討論会(東北大)31

第42回溶接学会東部支部実用溶接講座(見学会
講演会)「鉄道車両製造工場見学と車両製造における最新の溶接技術」(横浜)

溶 接 学 会 東 部 支 jwseast＠ide.titech.ac.jp
部・東工大(三田
尾)

10.22

31

第205回塑性加工技術セミナー「成形シミュレー
ションと成形限界」(大同大学)

日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp

定員50名

The 9th International Symposium on Advanced
Science and Technology in Experimental
Mechanics(New Delhi)

日本実験力学会・ officejsem＠mech.ous.ac.jp
林(岡山理科大)TEL 0862569615
http://jsem.jp/ISEM9/
世界結晶年実行委 www.iycr2014.jp/
員会

月
1～6

第11回エコバランス国際会議

締切

日 本 LCA 学 会 ・ TEL 033503
4681
末次
ecobalance2014＠sntt.or.jp
http://ilcaj.sntt.or.jp/EcoBalance2014/
日 本 分 析 化 学 会 TEL 022
2175624
X 線 分 析 研 究 懇 shinoda＠tagen.tohoku.ac.jp
談会・篠田
http://res.tagen.tohoku.ac.jp/～x50/

2

世界結晶年記念講演会

2～6

The 7th International Symposium on Surface 日本表面科学会
Science (ISSS7)(松江)

TEL 0743726021 isss7＠sssj.org
http://www.sssj.org/isss7

講演'14.6.27

本 会 記 事

開催日

名称・開催地・掲載号

主催・担当

問合先

5

第 17 回ミレニアム・サイエンスフォーラム(東京)5～8

トライボロジー会議2014秋

6

E scrap シンポジウムと見学会(東大生産研)(本号438頁)

6～7

第 4 回若手研究者および技術者のための高温強度講習会(実習つき)(神戸)

日本材料学会

6～8

第44回結晶成長国内会議(NCCG44)(東京)

6～8

第34回表面科学学術講演会(松江)6～8

第 32 回疲労シンポジウム第 3 回日中合同疲労シ
ンポジウム(高山)7

平成 26 年度材料科学基礎講座「医療機器開発のための材料科学」(東京)8～9

日本銅学会第54回講演大会(横浜国大)

日 本 結 晶 成 長 学 TEL 035950
4741
会・安部
jacg＠wordssmile.com
http://www.jacg.jp/jacg/japanese.top.html
日本表面科学会
TEL 0338120266 taikai14＠sssj.org
http://www.sssj.org
日本材料学会TEL 0757615321
http://www.jsms.jp
日本材料科学会
TEL 0332629166 mssj＠shokabo.co.jp
http://www.mssj.gr.jp
日本銅学会
TEL 0338368801
kazu＠copperbrass.gr.jp
https://www.copperbrass.gr.jp/

11

第 22 回国際アコースティック・エミッションシ
ンポジウム(東北大学)

日本非破壊検査協 TEL 035609
4015
会・中村
nakamura＠jsndi.or.jp
http://www.jsndi.jp/

11～14

第22回 AE 国際シンポジウム(東北大)12～14

グリーン・イノベーション EXPO2014

日本非破壊検査協 TEL 022
7957996
会
iaea22＠ml.jsndi.or.jp
日本能率協会・大 TEL 033434
1988
森green＠convention.jma.or.jp
http://www.jma.or.jp/green/

13～14

第46回溶融塩化学討論会(木更津)14

第312回塑性加工シンポジウム「金型耐久性を向上させる表面処理技術と素材開発の現状と未来」
(東京)

14

日本希土類学会第32回講演会(東京)14

第 13 回フラクトグラフィシンポジウム(立命館
大)

16～18

第40回固体イオニクス討論会(東工大)

16～19

ENGE 2014(Jeju.Korea)
第43回 薄膜・表面物理基礎講座(2014)3D プリ
ンター技術の基礎と今後の発展―薄膜・表面物理
技術で拡がる可能性―(筑波大東京キャンパス)17

盛岡(盛岡)(東京)

ミレニアム・サイエ TEL 036372
8966 msf＠oxinst.com
ンス・フォーラム
http://www.msforum.jp/
日 本 ト ラ イ ボ ロ TEL 033434
1926
ジー学会
http://www.tribology.jp
東京大学生産技術 tmiya＠iis.u
tokyo.ac.jp
研究所非鉄金属資 FAX 035452
6313
源循環工学寄付研
究部門(JX 金属寄付ユニット)・宮嵜

TEL 0757615321
jimu＠jsms.jp http://www.jsms.jp/

電気化学会溶融塩 TEL 043
2903433
委員会・岩舘(千 ohkubo.takahiro＠faculty.chibau.jp
葉大)http://msc.electrochem.jp/
日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp
他

TEL 0668797352
kidorui＠chem.eng.osakau.ac.jp
http://www.kidorui.org/lecture.html
日本材料学会
fractosym＠jsms.jp
http://www.jsms.jp/
日本固体イオニク TEL 035841
7140
ス 学 会 ・ 山 口 研 ssij＠alto.material.t.utokyo.ac.jp
//

(東大)
http: www.ssi j.org/index.html
KIM
http://www.enge2014.org
応 用 物 理 学 会 薄 TEL 035802
0863 oda＠jsap.or.jp
膜・表面物理分科 https://annex.jsap.or.jp/
会・小田

10.1
参加
10.10

10.31

定員
100名

日本希土類学会

18

第219回西山記念技術講座「材料設計を先導する
物理解析技術・計算科学―活用事例と今後への期
待―」(大阪)日本鉄鋼協会・楢 TEL 033669
5933 educact＠isij.or.jp
岡http://www.isij.or.jp/

18～20

第55回真空に関する連合講演会(大阪府立大)日本真空学会18～21


Plasma Conferene 2014 (PLASMA 2014)(新潟)
第回学生による材料フォーラム(名工大)(本号
頁)

日本物理学会他

19～21

第 84 回マリンエンジニアリング学術講演会(下
関)

20～21

キャビテーションに関するシンポジウム(第 17回)(東大生産研)

22～24

第35回日本熱物性シンポジウム(東工大)

22～24

第55回高圧討論会(徳島大)25

第220回西山記念技術講座「材料設計を先導する
物理解析技術・計算科学―活用事例と今後への期
待―」(早大)ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia Japan

締切

講演
7.14
講演
9.2

参加
11.11

TEL 0334314395
ofcvsj＠vacuumjp.org
http://www.vacuumjp.org
plasma＠jspf.or.jp

TEL 0527355124
koyama.toshiyuki＠nitech.ac.jp
http://tkoyama.web.nitech.ac.jp/tokai/
zairyoforum.html
日本マリンエンジ TEL 033539
5920 staff＠jime.jp
ニアリング学会
http://www.jime.jp
日本学術会議第三 TEL 035452
6190
部・加藤(東大生 cav17＠iis.utokyo.ac.jp
産研)
http://www.iis.utokyo.ac.jp/～cav17/

10.20

日本熱物性学会・ TEL 035876
1826
元祐(東京理科大) jstp2014＠rs.tus.ac.jp
http://www.rs.tus.ac.jp/jstp2014/
日本高圧力学会
TEL 07056587626
touronkai55＠highpressure.jp
http://www.highpressure.jp/new/55forum/

参加
10.17

東海支部

講演
7.25

講演
7.18

日本鉄鋼協会・楢 TEL 033669
5933 educact＠isij.or.jp
岡http://www.isij.or.jp/




開催日

名称・開催地・掲載号

25～27

第27回国際超電導シンポジウム(ISS2014)(東京)

28

第63回レアメタル研究会(東大)(本号439頁)

国際超電導産業技 TEL 044
8501612
術研究センター
http://www.istec.or.jp/ISS
レ ア メ タ ル 研 究 TEL 035452
6314
会・岡部(東大生 tmiya＠iis.u
tokyo.ac.jp
産研)

29～30

第 11 回材料の衝撃問題シンポジウム(豊橋技科大)日本材料学会

第 35 回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム(明治大)

超音波シンポジウ TEL 045
9245598
ム運営委員会・小 terry＠ip.titech.ac.jp
野寺(東工大)http://usejp.org
産 総 研 ， 物 材 機 TEL 029
8592560
構・村上(物材機 murakami.hideyuki＠nims.go.jp
構)

講演
8.4

粉体粉末冶金協会 TEL 075
7213650
inoue＠jspm.or.jp
日本材料学会TEL 0757615325
http://www.jsms.jp/

11.21

月
3～5

主催・担当

問合先

締切

TEL 0757615321
http://www.jsms.jp jimu＠jsms.jp

4～5

第 6 回つくば国際コーティングシンポジウム(つ
くば)

4～5

第22回新粉末冶金入門講座(京都産業大)4～5

第52回高温強度シンポジウム(函館)8 ～10

第41回炭素材料学会年会(福岡)

炭素材料学会

10

第19回資源循環型ものづくりシンポジウム(名古屋)

第 19 回 資 源 循 環 TEL 0527365680
型ものづくりシン ims＠nipc.or.jp
ポジウム実行委員会

11～12

第28回信頼性シンポジウム安心・安全を支える
信頼性工学の新展開
(大阪)

日本材料学会20

2014年度計算力学技術者(CAE 技術者)「1・2 級」 日本機械学会・関 TEL 0353603506 caenintei＠jsme.or.jp
認定試験・講習会(東京)根
http://www.jsme.or.jp
平成26年度 高専女子フォーラム in 中国(広島)
国立高等専門学校 TEL 082373
8200
機構他・白井(呉 kikaku＠kurenct.ac.jp
高専)
http://www.kosenk.go.jp/kosengirl/jyoshiforum/

20


年月
第53回セラミックス基礎科学討論会(京都)8～99

第64回レアメタル研究会(第 2 回貴金属シンポジ
ウム)(東大)(本号439頁)

月
5

第30回塗料・塗装研究発表会(東大)13

第65回レアメタル研究会(東大)(本号439頁)


～


日本金属学会春期講演大会(東京大学駒場キャン
パス)

月
7 ～10

月

～

月
5～8

講演
9.8
講演
8.25

TEL 0353896359
tansodesk＠bunken.co.jp
http://www.tanso.org/contents/event/conf2014/

TEL 0757615321
RESYMPO2014＠jsms.jp
http://www.jsms.jp/

講演
9.12

日本セラミックス TEL 077
5437466
協 会 基 礎 科 学 部 ifujii＠rins.ryukoku.ac.jp
会・藤井(龍谷大) http://www.chem.ryukoku.ac.jp/kiso53
レ ア メ タ ル 研 究 TEL 035452
6314
会・岡部(東大生 tmiya＠iis.u
tokyo.ac.jp
産研)
日本塗装技術協会 TEL 036228
1711
tosojimukyoku＠jcot.gr.jp
http://jcot.gr.jp
レ ア メ タ ル 研 究 TEL 035452
6314
会・岡部(東大生 tmiya＠iis.u
tokyo.ac.jp
産研)
日本金属学会

annualm＠jim.or.jp
TEL 0222233685 FAX 0222236312

The Fifth International Conference on the 粉体工学会・多々 iccci2015＠ml.ynu.ac.jp
Characterization and Control of Interfaces for 見(横国大)http://ceramics.ynu.ac.jp/iccci2015/
High Quality Advanced Materials (ICCCI2015)(富士吉田)
日本金属学会秋期講演大会(九州大学伊都キャン
パス)

日本金属学会

annualm＠jim.or.jp
TEL 0222233685 FAX 0222236312

Asia Steel International Conference 2015(Asia
Steel 2015)(横浜)

日本鉄鋼協会

asiasteel2015＠issjp.com
http://www.asiasteel2015.com◇◇ご参加お待ちしております◇◇★分科会シンポジウム「3D プリンターによる次世代ものづくり」2014年 9 月12日開催 会告 7 号334頁★金属学会セミナー 「材料における拡散―基礎および鉄鋼材料における拡散と関連現象」
2014年10月24日開催



会告 8 号376頁

本 会 記 事

〈訂

正〉

まてりあ

第53巻(2014)第 8 号 363369頁
講義ノート

材料の組織形成とその理論―第回―～組織形成の自由エネルギーと相分解理論の概説～
宮崎亨

下記の通り，記事中の式に誤りがありましたので，訂正いたします．
〈p364，左段，下から17行目〉（誤）・・・V は交換エネルギー(interchange energy)と呼ばれ Y〈hkl 〉である．・・・

↓

↓

（正）

・・・V は交換エネルギー(interchange energy)と呼ばれ V＝VAB－(VAA＋VBB)/2 である．・・・

採択される科研費申請ノウハウ
岡田益男 著されている著者から，ご自身のこれまでの科研費申請書も公開さ

本書は大学，研究機関，高等専門学校等に所属する研究者のみなれ，書き方のロジックや思考のみならず，審査のされ方まで明らからず，特別研究員を申請する大学院生も必読すべき本である．
書評者は主に実験系の研究をしており科研費の採択は死活問題にされたノウハウ本として，本書が出された．特に毎回悩む題名ので，少しでも採択されるように公募要領の範囲でできるだけ多く申付け方や，審査員の目から見た採択される具体的な申請書の書き方請している．大学では，上司である教授や事務の方から書き方のノやポイントが明記してある．また，大学院生が申請できる特別研究

ウハウを教えて頂いたことは大変ありがたく，お陰でほぼ毎年何ら員や，助教になられたばかりの方が申請できる研究活動スタート支かの科研費に採択され，それに見合うよう一生懸命研究できてきた

援，奨励研究などの書き方や審査のされ方も書かれているので，科ことは，研究者として冥利に尽きると感謝している．

研費の採択に悩まれている全ての研究者と大学院生に大変な助力にこのように，採択される科研費申請書の書き方にはノウハウがあなると言える．個人的には「うちわ話」と書かれているコラムが大ると思っているが，論文のように他の申請書が公開されているわけ

変参考になった．

ではなく，これまでは個人的に教えてもらうしかないものであっ著者の熱い思いが込められた本書は，研究者・大学院生を問わた．読者の方も，どう書けば良いのか，悩まれているのでは無いだ

ず，材料系研究者で科研費を申請される方に最適であると，強く推

ろうか．

薦する．

そのような中，これまで多くの科研費審査に関わり，日本金属学(東京工業大学精密工学研究所

細田秀樹)[2014年 178頁 3,800円＋税 アグネ技術センター]

会科研費委員会委員長も務め，およびご自身も多くの科研費を採択

◇

◇

◇

ま て り あ 第巻 第号（）発行所

定価(本体,円＋税)〒120円
年間機関購読料金,円(税・送料込)
発行日 2014年 9 月 1 日
公益社団法人日本金属学会〒9808544 仙台市青葉区一番町一丁目1432 発 行 人 梶原義雅
印 刷 所 小宮山印刷工業株式会社
TEL 0222233685
発 売 所 丸善株式会社
FAX 0222236312
郵便振替口座 0221025592〒1050022 東京都港区海岸 1918

ま て り あ 第53巻 第 9 号(2014)
Materia JapanMaterials Transactions 投稿の手引き
Materials Transactions への投稿は，次の要件を満たさなければならない．
(1) 英文として未発表で，オリジナリティがあること．(査読規程に定める範囲において，重複を認める場合がある．
）(2) 金属とその関連材料の学術および科学技術の発展に寄与するものであること．
(3) 投稿規程に合致するものであること．
(4) 別に定める執筆要領に準拠して作成された原稿であること．
(5) 論文の著作権を本会に帰属することに同意すること．
(6) 掲載が決定した場合は，投稿規程に定める投稿・掲載料を支払うこと．
(7) 研究不正行為をしないことおよび研究不正行為をした場合は，この法人の定めるところにより処分を受けることに同意すること．
1. Mater. Trans. に投稿可能な論文(1) Regular Article(10頁以内)
金属およびその関連材料の理論，実験ならびに技術などに関する学術上の成果を報告し，考察した原著論文で，科学・技術的に質の高い，新規な興味ある内容(結果，理論，手法等)が十分含まれている論文．ただし，日本
金属学会誌発表後 1 年以内であれば投稿ができる．その事を脚注に明記する．
(2) Express Regular Article(10頁以内)
内容は Regular Article と同じだが，迅速に掲載する．
迅速掲載のための費用を追加負担しなければならない．
(3) Review(10頁以内)
各専門分野の研究開発の背景や最近の状況および今後の展望等について，重要な文献を引用して，各専門分野の専門家のみならず他分野の専門家や学生等も対象に，その概要を公正にかつわかりやすく解説する論文．日本金属学会誌およびまてりあ掲載後 1 年以内であれば投稿ができる．その事を脚注に明記する．
(4) Overview(10頁以内)
単なる一般的な review ではなく，執筆者独自の考えに立って review し，取り上げた問題点の中において自説の位置付けを明確にした論文．
ただし，事前に「題目」「著者」「要旨」を編集委員会に提出し，了承を得た後，投稿する方式とする．
Overview は委員会が特に認めた場合，15頁まで掲載
可能．
(5) Rapid Publication(4 頁以内)
特に速報する価値のある短い論文．
すなわち，新規性のある顕著な研究成果，技術開発に関する新知見，新アイディア，提案など．未発表のものに限る．
(6) Express Rapid Publication(3 頁以内)
Rapid Publication より緊急性が高く，迅速な発表のための特別な処理を必要とする論文．他の発表論文より迅速掲載のため，より緻密性と完成度が求められる．

■投稿・掲載費用(7) Letters to the Editor(2 頁以内)
本誌に掲載された論文に対する意見，討論またはそれに対する著者からの回答とする．
科学・技術的な発展に貢献できる内容であること．
(8) その他
理事会で決議した分類
2.

投稿の方法
Web 上で予備登録を済ませてから，自動返信メールに記載の指示に従って原稿を提出する．

3.

原稿
執筆要領に従って原稿を作成し，指定のファイル形式に変換したものもしくはハードコピーを提出する．
(1) 記載内容
 題目・著者名・研究機関，◯
 英文概要・ Keywords ，◯
 本文，◯
 謝辞，◯
 文献，◯
 Appendix ，◯ 表・図説明◯ その後に各別紙の表・図を添付する．
一覧，◯(2) 単位
SI 単位を使用する．
(3) 引用文献・脚注
通し番号で 1,2)，あるいは 36)のように表し，本文の末尾に一括記載する．

4.

審査
投稿された論文は欧文誌編集委員会の独自の審査を経てMater. Trans. に掲載される．編集委員会から原稿の修正を求められ，あるいは返却されることがある．

5.

校正
初校は著者の責任で行う．著者校正は原則として 1 回とし，誤植の修正に限る．

6.

投稿者負担金
投稿者は下記表の投稿・掲載費用を負担する．
カラー写真掲載を希望する場合は実費を負担する．
(刷上り 1 頁当り35,000円)(税別会員は刷上がり頁に限り，万円を割り引く．）

2 頁以内

3頁

4頁

5頁

6頁

7頁

8頁

9頁

10頁

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

77,000

90,000

108,000

120,000※執筆に際して，詳細は下記ページをご参照願います．
http://jim.or.jp/PUBS/thesis_ j/gude_ j.html

※Express Rapid Publication は 3 頁以内一律50,000

本 会 記 事

第 3 種郵便物認可

平成26年 9 月 1 日発行「まてりあ」

５