MFS MATERIALS NEWS
ミルフィーユ構造の材料科学

2 0 18〜2 0 2 2 年度 文部科学省科学研究費助成事業 新学術 領域研究（研究領域提案型）

キンク研究を「加速」するJ-PARC
中性子により最先端の材料に迫る
Special Issue ／ MFSを支える研究施設訪問
相澤 一也（日本原子力研究開発機構・J‐PARCセンター）
ステファヌス ハルヨ（J‐PARCセンター）、川崎 卓郎（J‐PARCセンター）

Close Up Research ／ クローズアップ研究
カレル シュワドレンカ（京都大学）

Latest News ／ 最新研究ニュース
染川 英俊（物質・材料研究機構）、湯浅 元仁（同志社大学）、
萩原 幸司（名古屋工業大学）、榎 学（東京大学）
藤居 俊之（東京工業大学）、長谷部忠司（神戸大学）、
斎藤 拓（東京農工大学）、森田孝治（物質・材料研究機構）

Activity ／ MFS 活動報告、Topics、編集後記

https://www.mfs-materials.jp

キンク研究を「加速」するJ-PARC
中性子により最先端の材料に迫る 本新学術領域研究の推進には大型放射光施設Spring-8や大強度陽子加速器施設J-PARCなどの大型実験施設が大きな役割を果たしています。今回はJ-PARCを訪問し、本領域に参画されている3名の研究者に施設や研究の紹介、領域での役割などを語っていただきました。

A02-2 研究協力者

川崎 卓郎

日本原子力研究開発機構
研究副主幹

A02-2 研究分担者

A02 班長ステファヌス ハルヨ
日本原子力研究開発機構

相澤 一也

研究主幹

日本原子力研究開発機構 副ディビジョン長

呼ぶ機器の中に試料を入れて測定することで、試料に外場を与TAKUMI、TAIKANで何ができるのか

えながらの測定ができます。一方、中性子の場合は電荷がない

江村：まずは、本領域の研究で使用されているBL19（TAKUMI）

ので、X線に比べるとビーム制御のやり方が少なく、しかも、輝と、BL15（TAIKAN）で何ができるのか、また同じ大型実験施

度も弱いので、どうしても使うビームが大きいものになってしまい設であるSPring-8との違い、J-PARCではこういうことができるます。ですので、試料の平均構造を見るのに向いています。

んだよ、といったことをお話し頂ければと思います。

江村：TAKUMIとTAIKANで、注目するスケールや得意とする

ハルヨ：TAKUMIは基本的に粉末回折装置です。回折ピーク

材料に違いはありますか？

を詳細に解析することによって、格子ひずみ・内部応力、集合組

川崎：対象とするものの大きさが違っていて、回折だったら直接織、相変態などを見ることができる装置です。測定用試料設置

見えるのはÅオーダーで、原子のスケールです。小角散乱だと、空間が非常に大きくて、例えば引張試験機を乗せることによってより大きなnｍオーダー以上になります。

その場で原子配列スケールの変形の機構を調べることができま

江村：マグネシウム合金では、LPSO構造があって、さらに大きす。中性子は透過能力が大きいので、試験片全体を測定するこなスケールでのミルフィーユ構造があって、そういったマルチスとでバルクそのものの平均の状態の格子ひずみを測定し、マクロケール構造が効いているみたいなお話があったので、そういうもの応力、マクロの冷却の状態、結晶構造の変化を見ることができのがこれで見られるといいかなと思ったんですが。

ます。さらに、パルスで入射する中性子を単色化することなしに

相澤：そうですね。これらの装置を両方使うコンセプトは、非常にそのままの広範囲の波長を使うことによって、検出器を固定した

ワイドな空間スケール、階層を測りましょうということになります。

状態でも複数の回折ピークを同時に測定することができます。い川崎：回折を測定して、小角で測定して、SEMで組織を観察しちいち中性子線の入射角度を変える必要がないので、引っ張りなて、そういうことを積み重ねていきますみたいなことをすれば良がら集合組織や応力の測定が同時にできます。

いんでしょうね。

相澤：TAIKANは、中性子小角・広角散乱装置と称して、小角

相澤：材料でいえば、TAIKANではまだ明確な結果が出ていま

散乱の他に、広角の測定ができる装置です。広角までとること

せんが、ポテンシャル的には高分子系も扱えると思っています。

で、クラスターや析出物などの形状と内部構造を同時に調べる

江村：領域で扱っている材料に関して言えば、TAKUMIは主ことができます。SPring-8との違いですが、これはTAKUMIとに金属系、例えばマグネシウムとか鉄などで威力を発揮して、も共通しますが、中性子は透過能が高いので、試料環境装置とTAIKANはまだ途中ですが高分子系の取り扱いが可能という今回のファシリテーター
A04-1 研究分担者

江村 聡

物質・材料研究機構 主幹研究員

2016年から現職。専門は金属組織学。主な研究テーマは塑性加工
や熱処理を利用したチタン合金などの金属材料の組織制御やそれによる機械的特性の向上。領域内ではA04-1班に所属し、Ti-Mo合金
等のβ型チタン合金に塑性加工や熱処理によって層状二相組織（組織制御型ミルフィーユ構造）を導入し、チタン合金におけるキンク変形やキンク強化の可能性について検討を進めている。

-2-

パルス中性子源用水銀ターゲット容器

大強度陽子加速器施設J-PARKとは
J-PARC（Japan Proton Accelerator Research Complex）
は日本原子力開発機構（JAEA）と高エネルギー加速器研究機構（KEK）が共同で運営する大強度陽子加速器施設であり、3台の大型加速器によって世界最高強度の陽子ビームを作り出し、
素粒
子・原子核研究や物質・生命科学研究などの最先端研究に貢献している。今回訪問した物質・生命科学実験施設
（MLF）
（表紙写
真および写真左）の工学材料回折装置BL19（TAKUMI）
および
中性子小角・広角散乱装置BL15（TAIKAN）
では、
水銀ターゲット（写真上）に加速した陽子ビームを衝突させることで生じるパルス
中性子を利用して材料の組織や構造、変形状態などを詳細に観察・解析することができる。

ことですね。セラミックスはどちらでしょうか。

的にやることにしました。

川崎：セラミックスは何を見たいかによりますね。

川崎：私は学生の頃からずっと、回折の研究をやってきていまし

領域との関わりについてて、対象の物質は結晶ならなんでもOKというスタンスで、層状
硫化物、糖類、ペロブスカイト化合物、金属間化合物など、結晶

江村：つづいて先生方のご略歴とMFSとの関わり、領域でので回折ピークが出る物質であれば特にこだわりはないです。私ミッションなどについてお話頂けますか。

自身この領域の中で特定の研究テーマがあるわけではなく、相相澤：私は本領域の前身のLPSOの新学術領域研究時代から澤さんとハルヨさんの研究に対して、回折の専門家としてお手伝参画させていただいています。バルクレベルの単相LPSO合金

いしています。中性子の回折でできそうであればいろいろやっての中性子回折を行って、東大で行われている構造解析と比較すみたいと思っていますので、何かあれば、ぜひやらせていただきることで、LPSO相が明確な相であることや、LPSO相が硬質相たいと思っています。

で、マグネシウム層が軟質層である、といったことを見い出しています。また、変形下の中性子回折実験と、アコースティックエミッ

領域におけるJ-PARCの役割

ションを同時測定するハイブリッド中性子回折にも取り組んでお江村：次に領域内でのJ-PARCの役割についてお聞かせください。

り、今後まとめていきたいと考えています。

相澤：今日はTAKUMIによる回折測定についてご紹介します。

ハルヨ：私は学生の頃は材料強度が専門で、その後、高エネ研

ひとつは積層欠陥の回折、例えばMg系MFS合金中の積層欠陥（KEK）で装置を勉強し、J-PARCに来て、装置の設計からはじなどの構造解析を行っています。

まってTAKUMIの建設をやりました。その後材料強度の研究に

川崎：試料の中にガドリニウムが一層入っている構造で、その層戻りまして、ミルフィーユのプロジェクトから参画しました。バッが入ったことによってどうなっていますかみたいなものを、最初

クグラウンドが材料強度なので、材料が変わっても基本的に強は中性子回折で測定したのですが、ガドリニウムは中性子の吸度を見ようと考えました。中性子は放射光のようにビームを絞れ収がすごく大きくて測れなかったので、ではX線でやるかというないので、できるとすればバルクだなと。キンクによって本当に強ことで、これはラボの分解能の高いX線で測定した回折ピークの化しているのかどうかは、やはり応力ひずみ曲線を見ないと分かりませんが、特に二相状態になった時には、それぞれどの程度寄与するのかは中性子でしか観察できませんから、そこを定量

BL19（TAKUMI）内部での測定試料をセットしている様子。
中央の大きな空間に各種装置を取り付けることで高温や極低温などの環境下で引張試験や疲労試験を行いながら中性子によってひずみ分布や構造変化を捉えることが可能である。

形を解析しました。中性子はあまり役に立たなかったことになりますが。
江村：構造解析の話ですと、相澤先生はCALについても研究されていますよね。中性子は平均的な情報をとるものと考えていたのですが、CALのようなまばらな構造も測定可能なのでしょうか？
相澤：まばらな構造についても、平均的な考え方を入れれば出てくるはずなのですが、難しいのはL12クラスターみたいなものが並んでいるというところの影響というか、効果を取り込むのがな
かなか難しいかなというところですね。単純に積層欠陥だけであれば、もうちょっとうまく解析できると思うのですが。

LPSO相を含むMg合金の圧縮時の格子ひずみ変化を中性子によって測定した例

川崎：中性子もX線も基本的に平均的な情報が得られますが、平均的な構造の中に局所的な構造がどれくらいあるかというよかと考えています。また、キンク強化は温度依存があるのかどう

うな話になるので、試料の中の平均ではありますが、局所情報

かについて、低温にするとLPSOの寄与がさらに大きくなるのかが全く得られないということではないです。この箇所、この箇所を解析すれば見えるのではないかと思っています。

と決め打ちはできないけれども、3割くらいは入っていますね、

江村：今低温の話が出てきたのでお伺いするのですが、例えばみたいな話はできるということです。

極低温とか高温とかでの測定は可能なのでしょうか。

ハルヨ：私の方からは応力測定のお話をします。キンクの形成

ハルヨ：得意です。MLFでは先導研究と称して、こういう試料環と、キンクによる強化の両方に注目しています。例えば、LPSO単境装置を使うことによってこういう研究ができますよということを相材を変形させながら回折測定を行い、キンクの形成と格子ひ実証し、さらにアピールして、他のユーザーの方にも使ってもらっ

ずみや回折ピークの積分強度の変化などの関係を見ています。

ています。特にTAKUMIの低温実験は良い先導研究例です。

圧縮することでキンクが形成されていること、逆に、キンク強化

相澤：引張試験中だと、1000℃くらいまでの高温から -258℃くらを見るためには引っ張りを加える方が良いことがわかっていま

いまでの低温も可能です。高温、低温下で、応力負荷実験がです。また各相の相応力の測定を行い、変形中に起こる再結晶やきるということです。また、DIC、アコースティックエミッション、

集合組織形成といった組織変化やキンク変形挙動と関連付けて

サーモグラフィなどと組み合わせた実験もできます。

議論しています。次の展開として、ひとつの試料で引っ張り、圧江村：最後になりますが、今後についてお話しください。

縮を繰り返すと、キンク変形、キンク強化がより見えるのではない

相澤：領域の深化と展開という意味では、深化の方、Mg基合金についてはある程度行ってきているので、展開の方、非マグネシ
ウム系の材料やいろいろな強加工の材料などについても行っていければと考えています。また、J-PARCやSPring-8のような大型実験施設は本領域のような大型の外部資金研究の枠組に参画することが期待されている立場なので、いろいろな声がけを頂きます。その際に、参画する研究者の先生方と、やれるものとやれないものとを十分議論し、明確化して、自分たちの役割をはっきりさせることが重要と考えています。
TAKUMIに取り付ける高温引張試験装置◆用語解説＊4 アコースティックエミッション
材料が変形あるいは破壊する際に、内部に蓄えていた弾性エネルギーを音波（弾性波、AE波）として放出する現象。

＊1 粉末回折多結晶の試料を用いた物質の同定や結晶状態を調べる目的の回折手法。
＊2 単色化原子炉からの中性子にはさまざまな波長（多色）を含んでおり、角度分散型回折実験に用いる前にモノクロメータ等を用いて特定の波長のみを選んで抽出する。

＊5 CAL（Cluster Arranged Layer）
まばらに、積層欠陥を伴ったクラスターが同一面内に配列した層のこと。
＊6 L12クラスター
面心立方格子において、A3Bの組成で規則化した構造で、A原子は面心立方格子の面中心を、B原子は隅点を占める。

＊3 小角散乱量子ビームを物質に照射した時の、散乱角が小さい（5°以下）散乱のことで、微粒子や合金の析出物、内部構造といった数ナノメートルレベルの構造・組織の分析に用いる。

-4-

層状構造の均質化から垣間見えるミルフィーユ条件
層状構造を持つ材料をどのように設計すれば強化する？

する極限で得られるモデルを考えます。このように構成される均経験で得られた強化のためのミルフィーユ条件を数学の質化材料は実在しませんが、細かい層からなる実際の材料がよ道具を用いて検証し、精密化する試みを紹介します。

く近似していることが確認されています。しかも、層を解像するモデルより遥かにシンプルな問題のため、キンクに関係するメカ
ニズムを数学的に読み取るチャンスが大きくなります。例えば、層状構造の熱弾性の属性をうまく設定し層が剥離しないように

A03 研究分担者

Karel Svadlenka

しておけば、熱すると縮むような不可思議な材料がつくれること

カレル シュワドレンカ

を均質化理論から予想した研究があります。層が十分に細くな

京都大学 准教授

いとこの効果が現れないことから、②と④のミルフィーユ条件は2015年から現職 。専門は応用数学、とくに変分解
析・偏微分方程式論・数値解析。領域内ではA03班に所属し、キンク形成と強化におけるミルフィーユ条

同様の「強化の魔法」をつくり出すためには数学的にも非常に件の役割の解明に数理の立場から取り組んでいる。

合理的です。逆に、この条件があるからこそ、均質化による解析
へのアプローチが正しいと言えます。

経験に基づくキンク強化のための条件の正しさを示す

研究の最初の成果と進行中の課題

層状構造を持つマグネシウム合金を圧縮するとキンクと呼ばれるところで、金属などの弾塑性変形における均質化は数学でもまギザギザの構造が発生し、材料が著しく強化されることが発見さに最先端の問題です。現時点で判っているのは、僅かに弾性されてから、数多くの実験や考察を基に、この強化メカニズムを変形しかしない硬い層とひとつのすべり系に沿っての剪断しか可能とする「経験的ミルフィーユ条件」が提唱されました。すな

しない軟らかい層からなる単純な層状構造モデルの静的均質化

わち、材料が次の4つの条件を満たせば、キンクによる強化が期です。軟らかい層のすべり方向に依らず、均質化した材料におい待できるというものです： ①硬い層と軟らかい層からなる層状て許される変形は、層面方向での剪断のみであるという結論に構造であること、②層の幅は約1μを超えないこと、③結晶のす達しています。この結果が示唆しているのは、②と④があれば、べり系が層面に限定されること、④層は互いに剥離しないこと。

③の条件が自動的に満たされ不要であるという可能性です。こ

しかし、この基準は本当に必要条件（つまり、この条件なしではの仮説を明確にすることを目標に、複数のすべり系などへの拡

キンクによる強化が決して起こらない）、かつ十分条件（つまり、張に取り組んでいるところです。

材料がこの条件さえ満たせば、必ずキンク強化される）であるの

次に、均質化で得られた（層がない）材料の弾塑性変形の変分

か、現在でも謎です。一方、優れた新材料を設計する上で、条件モデルを構築し、数値シミュレーションを行いました。数値実験が少ないほどつくりやすいため、この疑問を解決することが重の結果を検証するため、紙の束を紙面の方向に圧縮する実験を要な課題です。私の研究では、層状構造の数理モデルを立て、プラハのカレル大学のK. Mathis博士グループの協力で実施した

数学的・数値的に解析することによって、この課題への答えを見ところ、定量的とも言える見事な一致が得られました（下図）。

つけることを目指しています。さらに、それぞれの層の相対幅や層の幅などのパラメータがキンク強化にどれほど寄与しているか

弾性係数といった性質に依存して強靭化の度合いがどう変わるをこのモデルより推定する解析を現在進めています。

かを洗い出し、材料設計の指針を定めるプロセスに貢献したいと考えています。

均質化モデルで層状構造の本質を探る
ミルフィーユ構造をどのようにモデル化すれば良いのか？

キン

ク帯の大きさと比べると層の幅は非常に小さいため、一つひとつの層を数理モデルで解像しようとすると、膨大な数の層を扱うことになり、数学解析どころか、数値計算もままならない難題となります。そこで、変分解析という数学分野でこの頃、精力的側面を拘束した紙束の圧縮 : (a) カレル大学 Mathis 研究室の実験で得られた剪断ひずみの DIC
可視化。 (b) 弾塑性変形モデルの有限要素法による対応する数値計算結果に研究されている均質化の手法を用いて、層の幅がゼロに収束-5-

Mg-Y-Zn合金の局所領域におけるキンク強化とキンク界面の関係

多様な塑性加工法による
Mg-Y-Zn合金のキンク強化

A01-2班 研究協力者

A01-2 研究代表者

染川 英俊

湯浅 元仁

物質・材料研究機構
グループリーダー

同志社大学 准教授

塑性加工法に関係なくLPSO単相のMg-9Y-6Zn(at.%)合金にキンク導入できることを確認した。
また、
キンク導入した各塑性加工材の硬さは、相当塑性ひずみの増大と共に一様に大きくなる。一方、硬さと相当塑性ひずみの関係は加工法に依存し、例えば、相当塑性ひずみが2の場合、押出材、溝ロール材、HPT材の順に硬度特性が上昇する。
これは、塑性加工時に複合化した応力・ひずみ成分を導入することがキンク導入および強化に効果的であることを示唆している。押出加工後、ねじり加工を付与することにより、圧縮降伏強度が1.5倍以上も向上
することは、
よい実証例である。

さまざまな温度・速度での高温単軸圧縮によりキンクを導入したLPSO単相合金
に対し、そのキンク形成とキンク強化の関係をビッカース硬度試験を用いて評価した。加工によりキンクが導入された試験片は、加工時に変化するさまざまな組織因子に影響を受け、キンクによる強化量のみ抽出することが難しい。
そこで、
レー
ザー顕微鏡を用いた観察により、キンクが観察された領域と観察されなかった領域を10 gfでのビッカース硬度試験で打ち分け、キンクによる硬度増分を算出することでキンク以外の組織因子の影響を低減することを試みた。
その結果、
キンクに
よる硬度増分は、加工条件に依らず、圧痕を含む局所領域を通過するキンク界
面の数
（図
（a）
（b）
,
）
とよい相関を示した（図（c））
。すなわち、µm領域での観察結果に基づくが、キンク強化はキンク間隔と密接な関係にあることを示唆している。

図 (a)各種Mg-9Y-6Zn(at.%)合金塑性加工材の硬さと相当塑性ひずみの関係 (b)押出材および押出+ねじり材の室温圧縮公称応力vs.ひずみ曲線

図 硬さ試験前（a）後（b）の組織、（c）キンク間隔と局所的なビッカース硬度増分の関係

ミルフィール構造材料の圧縮試験
中のアコースティックエミッション
信号のクラスタリング解析

ミルフィーユ構造を有する
Al/Al2Cu共晶合金におけるキンク帯形成，
その制御

A02-1 研究代表者

A02-1 研究分担者

萩原 幸司

榎学

名古屋工業大学 教授

東京大学 教授

Mg合金において近年、
キンク帯を利用した力学特性制御が実現され注目を集

教師ありおよび教師なし機械学習を利用したアコースティックエミッション（AE）法

めている。本研究では同様の制御がAl合金でも可能となることを初めて明らかにを適用することにより、
ミルフィーユ構造を持つMg–Y–Zn合金およびTi–12Mo

した。Al/Al2Cu共晶合金に一方向性凝固処理を施すことで、ラメラ組織が結晶合金の変形挙動を調査した。 教師あり学習プロセスを用いて、純粋なマグネシ

成長方向に整列したミルフィーユ構造を作りこむことができ、これによりキンク帯

ウムとLPSO構造の一方向凝固Mg85Zn6Y9合金の圧縮試験において発生したの形成誘導が実現された。
しかしこの材料においては、完全なラメラ構造のみか

AE信号を学習データとして使用することにより、
α-Mg相とLPSO相からAE源を

らなる場合は低強度を示し、むしろ初晶として軟質相であるAlを含む合金の方が同定するための分類モデルを構築した。一方、教師なし学習プロセスを用いて、高強度を示すという不思議な特性が見出された。
この特異な挙動の起源はキン

Ti–12Mo合金の圧縮試験におけるAE信号の周波数スペクトル特性から2つク帯の形態変化にあり、ラメラ組織のみからなる合金中では座屈を引き起こす巨のクラスターに分割し、さらにデジタル画像相関（DIC）を実行してこれらのクラス

大なキンク帯が導入されるのに対し、初晶を導入することでキンク帯のサイズがターと変形挙動の関係を調査した。
ミルフィーユ構造を持つ材料の変形挙動の大きく低減し、この結果として延性付与と同時に高強度化が達成されることが明

解析において、教師ありおよび教師なし機械学習を使用したAE手法が有効であらかとなった。すなわち本結果はキンク帯の形態制御によりキンク帯形成を「破ることがわかった。

壊モード」
から
「変形モー
ド」へと変化させることが優れた力学特性を引き出すために重要であり、この実現がミルフィーユ構
造制御により達成され得ることを示している。
図 ミルフィーユ型Al合金の創製，キンク帯形成誘導による力学特性高機能化-6-

図 機械学習を利用したアコースティックエミッション（AE）解析手法の概要

共面二重すべり方位の銅単結晶の変形により形成されたキンク帯の結晶学的特徴

FTMP場の理論に基づくミル
フィーユ構造におけるKink変形と強化機構A03-1 研究代表者

A03-1 研究協力者

藤居 俊之

長谷部忠司

東京工業大学 教授

神戸大学 准教授

面心立方晶金属単結晶の塑性変形で生じる変形帯には、すべり面に平行なもFTMP(マルチスケール塑性場の理論)に基づく不適合度テンソルに伴う新たなのと垂直なものの二種類が存在し、後者がキンク帯である。キンク帯は、変形の自由度を結晶塑性理論による有限要素法シミュレーションに導入することで、従不均一であるすべり面の”よじれ”によって形成されると理解されてきた。
しかし、複来法では再現ができなかった変形双晶やRank-1接続を満足するキンク形成が数のすべり系が同時に活動する場合の形成方位は，
未だ明らかにされていなかっ

簡便かつ自然に再現できる。本報告では、
キンク形成・強化機構解明に向けた、た。本研究では、銅単結晶を共面二重すべり方位で室温圧縮変形させ、走査電研究初期に行った予備的検討において、”キンク的”形態から”キンク”形態への子顕微鏡による二面観察からキンク帯形成方位を特定し、すべりの幾何学から改善に伴い、
エネルギ解放特性がよりAE計測に基づく実験的傾向へと近づく説明した。塑性変形開始後、ひずみ1％未満で二次硬化に遷移し、主すべり面

様子を議論している。変形双晶を援用したモデルでは、
スケールフリー性は再現に垂直なキンク帯が形成された。
その形成面は、主すべり系および共面すべり系

されるものの、大小キンクが交互に形成されることを示す特異なリターン・マップは転位のバーガースベクトルの和によって求まる方向を法線とする
（211）
面に平行

得られず、
モデル中で一様にせん断量に依存して変化する簡易Rank-1接続モとなることがわかった。本結果は、各すべり系の活動度に応じてキンク帯形成面デルを採用した場合では、後者についても実験における特徴を再現し得ることをは変化することを示唆している。

明らかにしている。

図 キンク形成過程とエネルギリターン・マップ変化

図 共面二重すべりにより形成されたキンク帯

ミルフィーユ構造を形成した
高密度ポリエチレンの熱延伸による高強度化

Ti3SiC2-MAX相におけるキンク境界近傍の力学特性評価

A04 班長

A04 公募研究代表者

東京農工大学 教授

物質・材料研究機構
主席研究員

斎藤 拓

森田孝治

配向させた高密度ポリエチレン（HDPE）を熱延伸すると、熱延伸倍率λの増加

多結晶Ti3SiC2-MAX相の高温圧縮変形におけるキンク帯の形成機構を調査しに伴い降伏強度が増加してλ>300%で降伏点が現れなくなり、
λ=400%で破た後、ナノインデンテーション法を用いてキンク境界近傍の局所領域の力学特断強度が170MPaとなり配向HDPEの約5倍に増加することが見出された。小性の評価を実施した。キンク境界（KB）①および②近傍の測定点＃0－＃9にお角X線散乱測定の結果から、
配向HDPEでは長い結晶ラメラ
（硬質層）
と非晶層

いて試験を実施した結果、ナノ硬さHnはKB近傍で高い値を示し、KBからの距離（軟質層）が積層されたミルフィーユ構造（MFS）が形成されており、それを熱延Lが大きくなるにつれ直線的に低下した。硬さ試験後、圧痕からはすべり変形によ

伸すると短い結晶ラメラから成るMFSへと変化することがわかった。
また、配向ると思われるトレース線がTi3SiC2相の底面に沿って形成されることが確認され

HDPEを室温で伸長すると降伏時にラメラが破壊されてボイドが形成されるのにる。KB近傍の高Hn値の圧痕から形成されるトレース線はKBで止められ、短くなる

対して、熱延伸HDPEでは伸長してもMFSが保持されることがわかった。高λの傾向が確認できた。
このことは、KBが圧痕下に形成される転位の運動の障害と熱延伸HDPEでは硬質層が軟なっているためと考えられ、MAX相においてもKBが材料強化への寄与を示唆し質層中の伸ばされたタイ分子ている。

により結ばれて規則正しく配列したMFSが形成され、伸長しても結晶中の分子鎖間での滑りが生じず、硬質層が破壊されな
いためにラメラの破壊による降伏が抑制され、高強度化したと考えられる。

図 配向HDPEの熱延伸による力学特性と構造の変化

図 Ti3SiC2中のキンク帯
（KB）
の
（a）
SPM像と
（b）
ナノ硬さHnのキンク境界からの距離Lとの相関-7-令和3年度年次報告会

MFS若手研究会

東京 品川プリンスホテルにおいて年次報告会がハイブリッド形式で東京・品川の会議室において若手研究会が開催された。17名の学生開催された。現地参加29名を含む総勢78名が参加し、最新研究成を含む27名が現地参加し、学生の方々の研究紹介と、大阪大学の垂果に関する発表（口頭51件・ポスター19件）を実施した。本領域では

水竜一先生による特別講演が行われた。また、参加者が5つのグルー

2019年9月の夏季合宿研究会以来の対面形式を含む報告会となり、プに分かれて、ミルフィーユ材料・キンク強化に関するグループディス

発表の合間には各所で活発な議論が巻き起こるといった盛況であっ

カッションとその成果発表を実施した。対面でのイベントならではのた。最終日には経験的ミルフィーユ条件に関する総合討論、優秀ポス

活発な議論と人材交流がなされ、成果発表に対して優秀賞の表彰もター賞の表彰、評価委員の先生方からの講評を頂き、最終年度に向行われた。

けて本領域で推進すべき課題を明確にする良い機会となった。ご参加頂いた諸氏に深く感謝を申し上げます。

◆ 5/28-29：軽金属学会春期大会（Web開催）◆ 8/19-20：MFS若手研究会（品川）【これまでの活動】◆ 9/20-23：日本金属学会秋期講演大会（福岡工業大学）◆ 3/2：ミニ国際ワークショップ（品川プリンスホテル：ハイブリッド開催）◆ 3/3-5：令和3年度年度末報告会（品川プリンスホテル：ハイブリッド開催）【今後の活動】◆ 3/15-17：日本金属学会春期講演大会（Web開催）◆ 11/11-13：軽金属学会秋期大会（東京工業大学）◆ 3/29：第3回軽金属学会「LPSO/MFS 構造材料研究部会」（Web開催）◆ 12/11-14：LPSO/MFS2022（品川プリンスホテル）

編集後記
本号では、本ニュースレター初の施設取材を行

ハイブリッドや現地にて開催されるようになりましいました。中々拝見できない大型施設の様子を少た。世の中の状況に合わせ、研究活動の仕方は変しでも感じていただければ幸いです。クローズアッ

容しながらも、最新研究として掲載する論文の選プ研究では数学の視点からのご研究について寄定に苦労するほど多くの成果が出されています。次稿いただきました。これまでとはまた違った観点か

号はいよいよ最終号です。本領域研究の集大成をらの内容に興味を強く引かれることと存じます。

余さずお見せできるよう、ページを増量してお届け

コロナ禍も3年が経過し、研究会等もwebとの予定ですので、ぜひご期待ください。

編集長／

情報発信・知財部会長
三浦 誠司（北海道大学）

編集委員／

江村 聡 （NIMS）
小川 由希子（NIMS）
藪 浩 （東北大学）
安藤 大輔（東北大学）
瀧 健太郎（金沢大学）
光原 昌寿（九州大学）
江草 大佑（東京大学）

小川由希子

物質・材料研究機構 研究員

プロデューサー／ 礒部 志保（STUDIO F）
クリエイティブ・ディレクター／ 森 葉子（STUDIO F）
デザイナー／
伊藤 秀司
取材・制作／STUDIO F
発行／
編集発行／

A01-1 研究協力者

2022年10月
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