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27年 5 月 1 日発行（ 毎月 1 回 1 日発行）

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４

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記念
講演

記念
講演

Vol.54 No.5 ISSN 1340-2625

受賞者紹介（春）分子軌道法による合金設計

マルテンサイトの核生成と臨界点の存在

プロジェクト■
研究報告「6大学連携・特異構造金属プロジェクト紹介」■

54

http://jim.or.jp/

MTERE2 54（5）189〜270（2015）

固体酸化物形燃料電池電解質のプロトン拡散

2015

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/

2015
Vol.54
No.5

表彰

第60回学会賞受賞者 ……………………………189

第22回若手講演論文賞受賞者…………………196

第16回学術功労賞受賞者 ………………………190

第 2 回特別功労賞受賞者 ………………………197

第56回技術賞受賞者 ……………………………190

名誉員推戴者 ……………………………………197

第65回金属組織写真賞受賞者 …………………191

第24回優秀ポスター賞受賞者…………………198

第46回研究技術功労賞受賞者 …………………192

第23回奨学賞受賞者 ……………………………200

第73回功績賞受賞者 ……………………………193

第65回金属組織写真賞受賞作品 ………………201

第54回谷川・ハリス賞受賞者 …………………195

選評 ………………………………………………205

第21回増本量賞受賞者…………………………196学会賞受賞記念講演

分子軌道法による合金設計

森永正彦 ……………………………………………………………207

合金設計理論，電子密度分布に見られる物質共通のユニバーサルな関係，原子化エネルギーによる材料設計を紹介．

本多記念講演マルテンサイト変態の核生成に関する一考察と鉄基形状記憶合金に現れる
巨大弾性的ひずみと臨界点 掛下知行 ……………………………………………………………218
マルテンサイトの核生成と変態における臨界点の存在を紹介．

プロジェクト研究報告「大学連携 特異構造金属・無機融合高機能材料開発共同研究プロジェクト活動紹介」

企画にあたって
高梨弘毅

伊藤～6 大学連携満片山聖二

特異構造金属プロジェクトの背景と趣旨～

田中信夫

逢坂哲彌

宮原裕二 …………………………………225

環境・エネルギー材料開発分野の活動状況

山浦真一

エレクトロニクス材料開発分野の活動状況

川原田

生体・医療材料開発分野の活動状況

塙

隆夫

関口哲志
洋

余語利信 …………227

神谷利夫 ……………………232

新家光雄 …………………………………236

The 5th International Symposium on Advanced Materials Development andIntegration of Novel Structured Metallic and Inorganic Materials(AMDI5)の開催報告 堤 祐介 塚本雅裕 山浦真一 ……………………………………………………………239
最近の研究

プロトントラッピング～固体酸化物形燃料電池，低温動作の鍵となる金属酸化物中におけるプロトンの拡散～

山崎仁丈 …………………………………………………………………242

固体酸化物形燃料電池において低温動作の鍵となるプロトン伝導性金属酸化物のプロトン拡散挙動を紹介．

本会記事

会告 ………………………………………………250

次号予告 …………………………………………263

2015年秋期講演大会講演ならびに参加募集…251

材料系学協会情報コーナー ……………………263

掲示板 ……………………………………………259

2015年春期講演大会記録………………………264

新入会員 …………………………………………261

行事カレンダー …………………………………266

会誌・欧文誌 5 号目次 …………………………262

追悼 ………………………………………………269

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．
表紙デザイン北野玲

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本会は，本誌掲載著作物の複写に関する権利を一般社団法人学術著作権協会に委託しております．本誌に掲載された著作物の複写をご希望の方は，(一社)学術著作権協会より許諾を受けて下さい．但し，企業等法人による社内利用目的の複写については，
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6
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FAX 03
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1

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表彰 (日本金属学会)～2015年 3 月18日(火) 東京大学駒場キャンパスにおいて，下記の方々が受賞されました．
おめでとうございます．～

第60回

日本金属学会賞

贈呈式

豊田理化学研究所フェロー・名古屋大学名誉教授(2015年 3 月18日)

森

永

正

彦 君

森永正彦君は，1978年ノースウェスタン大学大学院博士課程修了後，1979年豊橋技術科
学大学に講師として奉職し，その後，助教授，教授を経て， 1994年名古屋大学教授に就任した． 2010年に退職後，岐阜工業高等専門学校客員教授，産学官連携総括コーディネータ
ーを経て， 2013年より(公財)豊田理化学研究所の常勤フェローとして研究に専従し，現在に至っている．この間，日本金属学会会長，DVXa 研究協会会長，日本学術振興会「加工プロセスによる材料新機能発現第176委員会」委員長などを歴任し，材料工学の発展に貢献した．
主な研究業績の第一は，それまでに積み重ねられてきた実用合金の経験的事実を鳥瞰しつつ，自ら行った膨大 )．第二な理論計算の結果を整理し，広範な実用合金に適応できる合金設計理論を構築したことである(下記は，物質の化学結合の特徴を構成原子の原子化エネルギーを用いて表現し，材料設計に適用したことである(下 )．第三は，電子密度分布に関する物質共通のユニバーサルな関係を発見したことである(下記 )．
記 合金設計理論は，実際の合金のクラスターモデルに対する DVXa 分子軌道法を用いた正確な電子状態計算に基づくもので，計算から得られた軌道レベルと化学結合次数をパラメータとして用いる．合金設計に用いるパラメータが単一の元素に対するものでなく，電気陰性度やサイズ効果のみならず，周りの化学環境を正確に反映したパラメータになっていて，実際の合金に適用してみると驚くほどよく予測できる．
例えば，遷移金属の三元合金に現れる種々の金属化合物相の析出領域を正確に予測できる．当初この理論はジェットエンジンやガスタービンのブレードに用いられる耐熱ニッケル基超合金の設計に適用された．この超合金は十数種もの合金元素を含むので，その組成を変化させ，物性を制御することは極めて難しい技術であるが，この理論は一番の課題であった超合金の有害脆化相出現の問題を解決した．これは New PHACOMP と呼ばれ，世界に広まっている．
この理論のもう一つの特徴は，軌道レベルと結合次数の二つのパラメータを 2 次元的に用いることによって，材料強度や熱安定性など多くの物性を予測できる点にある．このような特徴を利用して，ニッケル基単結晶超合金以外にも高クロムファライト系耐熱鋼，生体用チタン合金など実に様々な実用合金に適用し，その設計に有効であることを示した．ゴムメタルも上記の二つのパラメータがある値を示すときにのみ現れる．二つのパラメータを 2 次元的に用いる方法は，合金開発のためのロードマップの一つとして普及している．
 物質の化学結合の特徴を構成原子の原子化エネルギーを用いて表現した．すなわち，エネルギー密度解析を

用いて全エネルギーを物質中の構成原子に配分し，各構成原子がもつ原子化エネルギーを導出した．このとき，従来の全エネルギー計算のみでは分からなかった「構成原子の顔」が見えるので材料設計に応用できる．
これを水素貯蔵材料として注目されている金属系，無機錯体系，有機系(炭化水素)の水素化物に適用し，多様な化学結合をもつこれら全ての水素化物の化学結合を，定量的に表現できる原子化エネルギー図を完成させた．化学結合に関する新しい知見も得られ，例えば炭化水素(CmHn)の凝集エネルギーは，その種類に関係なく組成 m, n のみで表せることを見出した．さらに，マグネシウム水素化物の脱水素化反応(MgH2→Mg＋H2)を促進させる効果がある金属酸化物の触媒活性を，酸化物イオンの原子化エネルギーを用いて定量的に評価した．
 長年の計算を基に電子密度分布に関する物質共通のユニバーサルな関係を発見した．最近接原子間の電子密
度が最小値 rmin を取る位置を rmin(原子半径またはイオン半径)と定義し，log(rmin/Z3)と2(Z/n)rmin(ただし，Z原子番号，n主量子数)を両軸にとりプロットすると，気体・液体・固体を問わず，あらゆる物質が一つの単純な曲線上にのることを見出した．

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ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan

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


第16回

日本金属学会学術功労賞受賞者(3 名)(2015年 3 月18日)

名城大学理工学部

熊本大学先進マグネシウム
国際研究センター

九州大学大学院
総合理工学研究院

准教授

センター長・教授

教授

赤堀俊和

君

第56回

河村能人

君

日本金属学会技術賞

中島英治

受賞者(3 名)君

(2015年 3 月18日)［ホウ素中性子捕獲治療装置(BNCT)中性子発生源 Li ターゲットの高性能化に関する研究
開発］

日本原子力研究開発機構研究主幹

石

山

新太郎 君

受賞者は，高温ガス炉や核融合炉等の次世代原子力エネルギーシステム研究において原
子炉設計，要素機器，材料開発，動力変換機器開発等を進め研究炉，J
PARC(大強度陽子加速器施設)等の大型施設の建設・運用や ITER 計画のみならず先進癌治療研究等極めて広範囲な研究に携わってきたが，本技術賞では癌治療のためのホウ素中性子捕獲療法
BNCT(＝Boron Neutron Capture Therapy)実用機ターゲット部の高性能化開発を医療機器メーカーと共同で進め， 2014 年秋季における臨床実験に供するための BNCT 実用機の開発を果たしたことが評価された．
具体的には，加速器と中性子発生部が直結している BNCT 装置内の Li ターゲット中性
子発生部の高出力化に対応した高温安定性を確保するため， In
situ 超高真空蒸着/窒素イ
オン注入法により Li ターゲットを多層化することにより性能確保するとともに，その際の低温窒化合成のメカニズムの解明を行った．

［材料・表面・環境設計を先導する新しい物理解析技術の開発］
株 スチール研究所部長
JFE スチール

名

越

正

泰 君

受賞者は，鉄鋼メーカーの研究者として，一貫して表面解析や放射光利用を中心とした
物理解析技術の開発とその応用研究に従事した．極低加速走査電子顕微鏡(SEM)観察技術など新しい手法を開拓するとともに，高温超伝導材料，高機能鉄鋼材料，および環境物質などインパクトある分野にいち早く適用し，それらの設計と進歩を先導した．原子レベルの構造・結合状態の解明，機能・特性の発現メカニズム解明から，材料設計および商品開発につづく研究成果は，学術的にも工業的にも価値の高いものである．

［民生品・一般産業用新チタン合金群の整備および新チタン薄板製造プロセスの開発］
株 鉄鋼研究所部長
新日鐵住金

藤

井

秀

樹 君

受賞者は，航空機用チタン合金で多用される V, Mo などの希少金属を排し，Fe, Cu, O,
N など安価汎用元素を合金元素として活用した高機能チタン合金を多数開発するとともに，これらの量産技術および利用加工技術を整備し，自動車部品やスポーツ用品などの民生品をはじめとした様々な一般産業用途に適用した．また矩形純チタンスラブを連続的に直接鋳造し，表面疵を発生させることなく熱延板コイル製品を製造する技術を開発する研究開発チームを統括し，チタン薄板製品製造プロセスの革新に貢献した．



表

彰

第65回

日本金属学会金属組織写真賞受賞者(11名)(2015年 3 月18日)

最優秀賞 1 件(8 名)［第 3 部門] 透過電子顕微鏡部門［リチウムイオン電池正極材 LixFePO4 の 2 相分布解析］

東京大学大学院
工学系研究科中村明穂

東京大学大学院
工学系研究科

君

古月

翔

君

東京大学大学院
工学系研究科東京大学大学院
工学系研究科

主任研究員

助教

西村真一

君

藤平哲也

君

九州大学大学院
工学系研究科東京大学大学院
工学系研究科東京大学大学院
工学系研究科東京大学大学院
工学系研究科

准教授

准教授

教授

教授

佐藤幸生

君

柴田直哉

君

山田淳夫

君

幾原雄一

君

優秀賞 1 件(3 名)［第 3 部門] 透過電子顕微鏡部門［Al
Co
Ni 近似結晶の構造と Co, Ni 原子の規則配列］

株 EM 事業ユニット
日本電子

安原

聡

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan君

東北大学金属材料研究所

東北大学

准教授

名誉教授

湯葢邦夫

君

平賀>二

君




第46回

日本金属学会研究技術功労賞受賞者(10名)

九州工業大学工学部技術部技術専門職員

赤(2015年 3 月18日)

島

俊

二 君

受賞者は，九州工業大学に赴任後，工作室に所属し，金属材料のみならず非金属材料の加工までも手がけている．特に，極限環境下で使用する機械，例えば，人工衛星や水中ロ
ボット， 3 リンクマニュピレータなどの製作において金属材料を駆使し，また金属のみならず複合材料などを提案してはじめてこれらの機械の完成を可能としている．九州工業大学工学部工作室は技術部へと改組が行われ，受賞者も技術部機械工作班に所属するようになり，材料の性質や適用範囲についてその重要性をますます認識し，材料加工・製作への実績に供してきた功績は多大なものである．

株 富津事業所分析環境課
日鉄住金テクノロジー

岩

舘

勝

美 君

株
受賞者は，40年にわたり鉄鋼製造と研究開発に関わる業務に従事し，特に新日鐵住金
技術開発本部においては Ti 添加極低炭素鋼や種々の鉄鋼材料の旧オーステナイト粒界などの組織観察のための研磨技能，組織現出手法の考案と改善を行い，鉄鋼材料開発に多大な貢献をした．さらに鉄鋼分野で培った技術と技能を非鉄金属，セラミックス等の各種新材料に応用するなど，当該分野の観察技術についての業績も顕著である．現在もその優れた技術・技能を広く伝承するため，職場を超えて後進の指導・育成に尽力している．

株 名古屋事業所第一研究試験係
日鉄住金テクノロジー

坂

本

幸

也 君

受賞者は，入社以来約43年間，薄板を主とする鉄鋼材料の研究開発実験業務を担当し，新しい実験手法の確立や装置の開発・改良などを通じて，数々の高機能鋼板の開発を支援した．すなわち，連続焼鈍シミュレータの温度均一化および冷却能力向上，実験用熱間仕
上げ圧延の自動化，ソルトバス防護型サンプル浸漬装置の開発など，様々な分野で創意工
夫を重ね，実験技術の向上に寄与することで，高成形性鋼板などの開発に繋げた功績は顕著である．また，人材育成・技能伝承でも多大な貢献を果たした．
株 室蘭製鐵所製品技術部班長
新日鐵住金

佐々木

則

昭 君

受賞者は，新しい製鋼プロセスや新商品開発を目的とした溶解実験，更に新しく開発した鋼材の材料評価試験などに携わり，室蘭製鐡所が特殊鋼棒線生産基地としての基盤を盤石にする時期に，研究開発実験の側面から大きく貢献した．例として，実験炉での低酸素
鋼溶製技術を確立し，高清浄度軸受鋼の開発，試作評価に貢献した．また，後進指導育成
において，「試験装置の精度確保と管理，試験材の正確な管理，正確で迅速な試験データの提供」を指導方針とし，研究開発部隊の技術力の維持・向上を推進している．
名古屋大学全学技術センター技術専門職員

佐々木

康

俊 君

受賞者は，技術職員として37年の長きにわたり実験・分析装置の維持・管理を通して金
属材料の研究遂行に貢献するとともに，若手技術職員への指導にも携わってきた．その間
特に，測定結果を効率よく得るための装置の自動化，走査電子顕微鏡内での高温変形とその場観察を行うための装置整備，X 線回折装置およびクリープ試験装置におけるデータ取得の効率化を行った．さらに，金属試料の作製から種々の特性測定まで一貫した研究環境の整備を進め，学生の指導にも多大な貢献をしてきており，その功績は顕著である．
信州大学工学部技術部技術専門職員

野

村

栄

治 君

受賞者は，機械系専門の技術職員として，学科の研究室の実験研究に携わり，材料の選定・発注及び加工を行い実験装置製作や実験データ解析に従事し，また，機械加工実習や機械設計製図の授業においても学生の指導・サポートを行い，奉職して以来34年間，技術向上を怠ることなく，教員の研究遂行と多くの学生の理解向上に貢献してきた．さらに，若手の技術職員を指導し，機械に関する優秀な後進の育成にも大きく貢献している．



表

彰

株 スチール研究所研究企画部主任部員
JFE スチール

林

功 君

株 (現 JFE スチール
株 )に入社以来，厚鋼板，条鋼など受賞者は，昭和 50年に川崎製鉄
幅広い分野の分析・実験業務に従事し，研究・商品開発に大きく貢献した．特筆すべき
は，高温高圧水素処理設備において初期導入段階から関わり，その実験手法を確立するとともに長年にわたって安全操業を達成しつつ，鋼材の水素感受性の解明に貴重なデータを提供した．また，ミクロ組織制御の根幹をなすラボ熱間圧延実験手法の確立や金属組織観察のための新しい腐食液の開発など数多くの成果を創出し，その功績は顕著である．

株 技術開発本部尼崎研究試験室係長
新日鐵住金

藤井

薫 君

受賞者は，入社以来40年間にわたり，自動車用薄鋼板を主体とした鉄鋼製品に関する研究・開発試験業務に従事してきた．その間，焼付硬化性鋼板をはじめとする新製品の開発のみならず，高速引張試験法などの性能評価技術の確立にも大きく貢献した．その過程で研究試験全般の高度化や効率化に積極的に取り組み，数々の独創的かつ先駆的な試験設備を立ち上げ，現在の薄鋼板の研究試験体制の基盤を築いた．さらに，技能伝承へも真摯に取り組み，次世代を担う人材育成に大きく貢献している．
大阪大学大学院工学研究科技術専門員

藤

谷

渉 君

受賞者は，任官以来39年間にわたり金属組織制御技術の研究開発ならびに教育支援を行ってきた．その技術支援は生体材料の開発にもいかされ，新規骨質評価法の開発に学生や教員とともに取り組み，日本金属学会において過去 2 回の優秀ポスター賞を受賞している．技術支援のみならず研究活動支援にも深く関わり，特に下顎骨の骨質評価や骨系細胞の可視化 3D 構造の解析など学術論文発表にも貢献している．技術部では副工学技術長として管理運営，安全教育さらには後進の指導にも取り組んでいる．
東北大学多元物質科学研究所技術専門職員

嶺

岸

宏

治 君

受賞者は，技術職員として奉職以来 40 年間，新規計測法や新しい素材創製のための研究・開発に対する技術支援を行ってきた．これまでに試作・開発に携わった装置は，赤外
分光用分子線装置，光電子制御プラズマ薄膜成長装置， STM 用大型希釈冷凍機，角度分解型電子エネルギー損失分光装置など，大型装置から微細装置まで多岐に亘る．様々な技
術的困難を克服するに当たっては研究内容を理解し，最善の試作・開発を心がけてきた．
これらの取り組み姿勢は若い職員にも受け継がれている．

第73回［物性部門］

日本金属学会功績賞受賞者(8 名)東京理科大学基礎工学部准教授(2015年 3 月18日)

田

村

隆

治 君

受賞者は，主に，準結晶合金と正20面体クラスター合金に関する研究に従事し，準結晶の電子状態や表面状態に関する先駆的な研究を行うとともに，正20面体クラスター内の 4面体の配向規則化に由来する新しい無拡散型規則不規則相転移を発見し，その機構を解明した．さらに，正20面体スピンクラスター合金において初めて磁気秩序(反強磁性)を発見
し，加えて，強磁性・傾角強磁性・リエントラントスピングラスなどの多様な磁気秩序をも見出すなど，準結晶関連物質が秘める新現象の解明に多大な貢献をなしてきた．

［組織部門］

東京大学大学院工学系研究科准教授

柴

田

直

哉 君

受賞者は，走査型透過電子顕微鏡法(STEM)を用いた材料界面の原子・電子構造解析に従事しており，最近では STEM の新たな可能性を拓くことを目指した多分割型検出器の 材料界面のドーパント原子直接観開発にも挑戦してきた．具体的な研究成果としては，◯
 STEM による軽元素原子カラム直接観察法の開発，◯

察と機能発現メカニズムの解明，◯
STEM による原子レベルの電場観察の実現，等が挙げられる．これら一連の研究成果は，当該分野を世界的に先導する革新的研究であり，国内外で高く評価されている．

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan［組織部門］

横浜国立大学大学院工学研究院教授

廣

澤

渉

一 君

受賞者は，アルミニウム合金を対象として，高性能・高機能構造部材を開発するための『微視的組織制御・解析』，『材料特性評価』ならびに『計算材料学による合金設計』に従 超微細粒強化と時効析出強化を並立させる 3 つの方策事してきた．主な功績としては，◯
 3 次元アトムプローブによるナノ析出組織の解明，◯
 原子間，原子
空孔間相互
の提案，◯
作用に基づく有用マイクロアロイング元素の選定と熱処理条件の最適化，などが挙げられ，これらの一連の成果は，次世代軽量構造用材料を開発するための有益な指針を与えている．

［力学特性部門］

京都大学大学院工学研究科准教授

岸

田

恭

輔 君

受賞者は，金属間化合物材料の格子欠陥と力学特性に関する研究に従事してきた．特に，層状組織を有する TiAl 基合金の変形機構，Ni3Al 基合金単結晶の冷間圧延，複雑構造を有する各種金属間化合物材料の変形機構等に関する研究において，透過電子顕微鏡法を中心としたナノスケール・キャラクタリゼーション技術を駆使して，数々の優れた成果を挙げている．近年は超高温用金属間化合物基複相材料の開発やマイクロピラー試験法による結晶性材料の力学特性に関する基礎研究にも取り組んでいる．

［材料化学部門］

物質・材料研究機構 MANA 研究者

川喜多

仁 君

受賞者は，電気化学に基づく材料の特性向上や新規材料の作製に従事してきた．主な功 溶射による金属被覆の腐食挙動の解明と新規被覆手法の開発による防食性
績としては，◯
 酸化物半導体上での光電気化学作用により形成する導電性ポリマーの成長挙能の向上，◯
 光化学を用いた導電性ポリマーと金属からなる高導電性材料の創動と電子構造の解明，◯
製と微細配線の高速形成，プラスチックとの高密着性の発現が挙げられる．これらの成果
は従来技術と比較して優位性や有用性の点で，高い評価を受けている．

［材料プロセシング部門］東北大学大学院工学研究科准教授

佐

藤

裕 君

受賞者は，各種金属材料の摩擦攪拌接合(FSW)に関する材料組織学的研究にいち早く取り組み，接合中の材料流動や初期酸化皮膜の挙動などを含む接合メカニズムならびに諸特性を大きく支配するミクロ組織形成機構に関する先駆的な成果を数多く報告してきた．いずれも FSW の材料組織学的解明に寄与するものであり，接合法の学術的進展，接合部の高性能化や信頼性向上に大きく貢献している．最近では，金属基耐熱合金を用いた鉄鋼・チタン合金用 FSW ツールの開発にも取り組んでいる．

［工業材料部門］

九州大学大学院工学研究院准教授

土

山

聡

宏 君

受賞者は，20年余りにわたり鉄鋼材料の組織および機械的性質の研究に従事し，とくに合金鋼の分野において，優れた特性を有する様々な新材料の開発，また材料科学現象の解明に尽力した．例えば，生体に優しく強度特性に優れた Ni フリーオーステナイト系ステ
ンレス鋼や，水素環境下での使用を想定した加工誘起マルテンサイトの分布を制御した耐水素脆化性鋼に関しては，窒素を活用した独自の合金設計，組織制御指針を提案し，工業的なプロセスの観点からも，産業界と連携して顕著な功績を残した．

［工業技術部門］ 新日鉄住金マテリアルズ
株 技術総括部部長

田

中

將

元 君

受賞者は，耐落下衝撃特性に優れた低 Ag 系微量 Ni 添加鉛フリーはんだボール LF35 を開発した．高機能携帯電話やモバイルデジタル機器等における電子デバイスでは，はんだ
ボール接続の BGA や CSP パッケージが使用されている．当該はんだボール接続では，従来の標準はんだ組成である 3.0Ag 系や 4.0Ag 系等では，耐落下衝撃特性が低く信頼性に課題があった．従来はんだ組成より倍以上耐落下特性に優れた鉛フリーはんだボールを開発に取り組み，LF35 はんだボール製品並びにマイクロボール製造プロセス開発に成功した．同 LF35 はんだボールはモバイル機器におけるはんだボールとしてデファクト化され，広く世界中で使用されている．



表

彰

第54回

日本金属学会谷川・ハリス賞受賞者(4 名)(2015年 3 月18日)［高温セラミック材料の粒界原子構造と特性］
東京大学大学院工学系研究科教授

幾

原

雄

一 君

受賞者は，最先端(走査)透過電子顕微鏡法を駆使して，高温セラミック材料の粒界および転位の原子・電子構造を明らかにするとともに，粒界・転位の構造を制御した新しい構
造材料の設計を行った．本研究により，これまで不明であった高温セラミック材料の特性が原子・電子レベルで解明され，これに基づく新たな材料設計指針を提唱している．さらに，これより得られた知見を基に，種々の構造・機能材料における粒界・転位と材料物性との相関性を定量的に明らかにしつつ，粒界・転位工学の体系化を進めている．
［原子力用耐熱鋼の開発と照射影響評価に関する研究］
京都大学エネルギー理工学研究所教授・副所長

木

村

晃

彦 君

受賞者は，原子力用耐熱鋼の開発や照射影響に関する基礎・応用研究をマルチスケール
評価の視点から実施し，優れた業績をあげている．Al 添加型フェライト系 ODS 鋼の開発
では，高温強度特性の飛躍的な向上を実現させ，ナノ酸化物粒子や微細結晶粒などによる高性能化の機構を明らかにした． ODS 鋼の耐照射性発現機構を提案するなど，原子力用耐熱鋼の照射下挙動に関する多くの基礎的知見を見出している．これらの業績は国際的にも広く認知され，当該分野における耐熱鋼開発研究の先駆的役割を果たしている．
［異種材料接合から展開した固体融合研究および励起反応場でのナノ構造創成］
東北大学多元物質科学研究所教授 田 中 俊一郎 君
受賞者は，異種材料特に金属・セラミックスの高強度・高信頼性接合技術開発に取組み「田中固体融合プロジェクト」では界面原子反応を直視して接合素過程を解明し，接合界面局所の残留応力分布実測値と機械的・電子的特性を相関付けた．準安定酸化物への集束
電子線照射では，常温付近で金属ナノ粒子生成とその回転・融合・埋込などの操作を可能にした．更には keV 級 Ar イオン照射が金属ナノ・マイクロ構造体を堆積成長させ特異光学機能を発現することも示し，「励起反応場」という新規概念を提唱するなど卓越した研究業績を上げた．
［金属の相変態/析出/再結晶による組織形成と結晶学に関する研究］
東北大学金属材料研究所教授 古原忠 君

受賞者は，金属の相変態，析出，再結晶における微細組織形成の基礎的解明と熱処理による高強度化原理の確立に関する研究を一貫して行ってきた．特に，相変態・析出における界面現象，不均一核生成の結晶学に基づく組織微細化，変形/回復/再結晶を利用した高強度高延性化および超塑性特性の向上，ナノ粒子分散制御による鉄鋼のバルクおよび表面の高強度化など，幅広い領域に於いて顕著な業績を上げ，分野の発展に貢献した．

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ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan

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


第21回

日本金属学会増本量賞受賞者(2 名)(2015年 3 月18日)［永久磁石材料の高性能化・高機能化に関する研究］
東北大学大学院工学研究科教授

杉

本

諭 君

受賞者は，これまでに未分離混合希土類FeB 系磁石の開発，磁界中 2 段時効処理と再結晶集合組織による FeCrCo 系磁石の高性能化，HDDR 現象による高性能希土類Fe 系
磁石粉末の作製などを行ってきた．最近では NdFe B 系磁石の省 Dy 技術の開発や新規磁石材料探索にも従事している．一方でフェライト磁石，希土類鉄系化合物を用いて新しい GHz 帯域電磁波吸収体も開発している．これらの永久磁石の高性能化に関する業績
は，学術・産業界の進展に大きく貢献している．
［高性能非平衡相軟磁性合金の創製とその実用化に関する研究］
東北大学金属材料研究所新素材共同研究開発センター教授

牧

野

彰

宏 君

受賞者は，企業の研究部門及び大学に在籍した約35年間，一貫して高い磁束密度と優れた軟磁気特性の両立という軟磁性材料開発における根源的な課題に挑戦し続け，種々の新軟磁性材料の発見，発明を達成し貴重な研究業績を挙げた．磁気ヘッド用 Co 基アモルフ
ァス合金および高い磁束密度と高いアモルファス形成能を兼備した Fe半金属バルクアモ
ルファス合金，並びに高い磁束密度と優れた軟磁気特性を兼備したナノ結晶 FeMB(B＝遷移金属)および Fe半金属Cu(NANOMET)などの新材料の開発及び実用化，工業化を推進し，軟磁性材料分野の学理および技術の進歩発展に大きく貢献した．

第22回

日本金属学会若手講演論文賞受賞者(3 名)(2015年 3 月18日)［MnBiSb 3 元系状態図の熱力学的解析］(日本金属学会誌78巻 9 号)
株 ○上
日産自動車

満木
九州工業大学大学院生命体工学研究科 飯久保
東北大学多元物質科学研究所教授 大 谷
東北大学多元物質科学研究所 榎

愛
勝

美
徳
智
博 司

君
君
君
君

［種々のマグネシウム合金におけるAEによるき裂進展検出と破壊じん性評価］(日本金属学会誌78巻10号)
東京大学大学院工学系研究科 ○武
東京大学大学院工学系研究科 松
東京大学大学院工学系研究科 白

藤
元
岩

有
光
隆

東京大学大学院工学系研究科教授 榎

輝
輔
行
学

君
君
君
君

［1173 K における Na2OB2O3 系溶融塩の Fe2O3, Cr2O3 溶解度測定］(日本金属学会誌78巻10号)
株 技術開発本部先端技術研究所 ○土
新日鐵住金

岐 隆太郎 君井 教 史 君株 尼崎事業所参与 大 塚 伸 夫 君
日鉄住金テクノロジー

株 技術開発本部先端技術研究所主幹研究員 土新日鐵住金



表

彰

第2回

日本金属学会特別功労賞受賞者(1 名)(2015年 3 月18日)

日本金属学会事務局長

梶原義雅

日本金属学会名誉員

君推戴者(2 名)株
インターメタリックス

Emeritus Professor,
Research Centre
J äulich/RWTH
Aachen University

最高技術顧問佐川眞人

Knut Wolf URBAN

君◇

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan(2015年 3 月18日)

◇

君

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


第回

(2015年 3 月19日発表)(五十音順)

優秀ポスター賞受賞者 名

フェーズフィールド法による立方晶„正PdCo 被覆 Cu 粉末を用いた磁気応答型

方晶変態における単一バリアント化要件

水素ガスセンサの特性評価の探索

富山大 学 金麗君 ， 西村克彦君 ，

九州大学 赤嶺大志君，

赤丸悟士君，原正憲君，阿部孝之君，Sahar FARJAMI 君，坂口英継君，

松山政夫君

西田

稔君

巨大ひずみ加工した金属ガラスの小角散乱を用いた不均一構造解析
豊橋技術科学大学 足立

望君 ，戸高義一君，北海道大学 大沼正人君，Li 電析における金属霧の発生および抑制条件の研究関西大学 小磯尚大君 ，秦俊貴君，

森重大樹君，竹中俊英君

京都大学 大場洋次郎君，Paul Scherrer In-

stitut Joachim Kohlbrecher 君，
豊橋技術科学大学 川西良典君，山本康次

郎君，梅本実君， 東北大学 横山嘉彦

君

TiNi の自己調整組織における Kinematic Compatibility の格子定数依存性

東京工業大学 齋藤圭介君 ，加藤潤一
君，田原正樹君，細田秀樹君，稲邑朋也

第四元素添加による NbSi2 / MoSi2 複相君

シリサイドの高温クリープ挙動変化
大阪大学 荒木晴香君 ，池西貴昭君，

高 強 度 第 1 世 代 Ni 基 単 結 晶 超 合 金

萩原幸司君，中野貴由君

TMS1700の耐酸化性に及ぼす硫黄の影

響早稲田大学 城 裕一朗君，物質・材料研
異なる MgO バッファー層上に作製した究機構 大澤真人君，小林敏治君，横川FePt 薄膜の構造と磁気特性

忠晴君，川岸京子君，早稲田大学 宇多田

東北学院大学 岩間弘樹君 ，伊東君，土井正晶君，嶋優

敏之君

悟志君，鈴木進補君，物質・材料研究機構
原田広史君
Mg Y 希薄合金のエリクセン試験によ

第 2 世代 Ni 基単結晶超合金 PWA1484の高温特性への硫黄の影響と CaO ルツ
ボ脱硫による特性回復
早稲田大学 宇多田悟志君， 物質・材料研究機構 大澤真人君，横川忠晴君，早稲る組織変化観察東北大学 鈴木

哲君 ，安藤大輔君，

小川由希子君， 物質・材料研究機構 染川
英俊君， 東北大学 須藤祐司君，小池淳
一君

田大学 城 裕一朗君， 物質・材料研究機構

Di を用いた Nd Fe B 系 HDDR 磁石粉

小林敏治君，川岸京子君，早稲田大学 鈴

末の磁気特性と微細組織

木進補君， 物質・材料研究機構 原田広史

九州大学 滝沢里奈君 ，板倉君西田Nanoplastic deformation on Ti39 at.Al single crystals for manipulating the
precipitation of g lamellae

東北大学 魏代修君 ，小泉雄一郎君，

千葉晶彦君，山形大学 西山宏昭君，東京
農工大学 山中晃徳君，東京工業大学 吉野

賢君，

稔君， 戸田工業 片山信宏君，森本耕一郎君
調和組織の変形初期における転位密度と加工硬化の結晶塑性解析
旭川工業高等専門学校 田丸直也君 ，河野義樹君，北見工業大学 大橋鉄也君

雅彦君



表

彰

Goss 方位を有する Ti Mo Al Zr 合金

ベーキングおよび水素化による水素透過におけるヤング率の圧延面内異方性

バナジウム膜の表面酸化被膜の構造変化

東京工業大学 成田大樹君 ，田原正樹

鈴鹿工業高等専門学校 松下和樹君 ，君，稲邑朋也君，細田秀樹君， 筑波大学

南部智憲君

宮崎修一君
PLD 法で作製した Nd Fe B 系ナノコ

Mg Zn Y 系 18R LPSO 単相単結晶にンポジット厚膜磁石の微細構造観察

おける曲げ変形とキンク帯形成

九州大学 福田淳也君 ，板倉

熊本大学 松本西田

賢君，

稔君， 長崎大学 中野正基君，福翼君，山崎倫昭君，大阪大学 萩原幸司君， 熊本大学 河村能人

永博俊君

君

Al2O3 の炭素熱還元法における反応温度

傾角鋳造法によって作製した Mosibtic

及び反応時間の影響

合金高温強度に及ぼすミクロ組織の影響東北大学 藤原圭吾君 ，大塚東北大学 山本詩歩君 ，吉見享祐君，

誠君，

福山博之君

金

正旭君

高圧スライド加工( HPS )で結晶粒超微細化した AA2024合金の高強度化と超塑性九州大学 増田高大君 ，藤光利茂君，瀧沢陽一君，堀田善治君

優秀ポスター賞 The Japan Institute of Metals and Materials The Best Poster Award
ポスターセッション発表者を対象に，優秀なポスターおよび発表者に対して授賞する．本賞の贈呈は各大学，高専に委託し，これを行う．

～ おめでとうございます．～◇

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan

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


第回

日本金属学会・日本鉄鋼協会 奨学賞 受賞者 名(2015年 3 月)

北海道大学工学部
応用理工系学科

北海道大学工学部
応用理工系学科

室蘭工業大学工学部
機械航空創造系学科

岩手大学工学部
マテリアル工学科

秋田大学工学資源学部
材料工学科

東北大学工学部
材料科学総合学科

東北大学工学部
材料科学総合学科

秋谷俊太 君宮川太志 君生方幸政 君中里友香 君金谷峻介 君明田川真由 君浅野真仁 君東北大学工学部
材料科学総合学科

東北大学工学部
材料科学総合学科

茨城大学工学部
マテリアル工学科

筑波大学理工学群
応用理工学類東京大学工学部
マテリアル工学科

東京大学工学部
マテリアル工学科

東京工業大学工学部
金属工学科

木村勇希 君渡辺将仁 君鬼澤和久 君岡部史弥 君榊 原 教 貴 君 ティーラユット ウワンノー 君 鴫 原 優 一 君

東京工業大学工学部 横浜国立大学理工学部 長岡技術科学大学工学部
金属工学科
機械工学・材料系学科 機械創造工学課程

富山大学工学部
材料機能工学科

豊橋技術科学大学工学部
機械工学課程名古屋大学工学部
物理工学科

名古屋大学工学部
物理工学科

杉山智美 君

木内和成 君安嶋龍太 君加古博紀 君

堀井基弘 君

西中一貴 君吉田直矢 君名古屋工業大学工学部
環境材料工学科

京都大学工学部
物理工学科

京都大学工学部
物理工学科

大阪大学工学部
応用理工学科

大阪大学工学部
応用理工学科

島根大学総合理工学部
物質科学科

香川大学工学部
材料創造工学科

河端佑太 君北村裕樹 君松儀亮太 君稲垣雄平 君

横山貴俊 君樋口進哉 君井上清貴 君愛媛大学工学部
機能材料工学科

九州大学工学部
物質科学工学科

九州大学工学部
物質科学工学科

九州工業大学工学部
長崎大学工学部
マテリアル工学科 化学・物質工学コース

熊本大学工学部
マテリアル工学科

大阪府立大学工学部
マテリアル工学科呉

紹華 君

浅野道春 君橋本翔太朗 君平川翔太 君柴田龍之介 君

福倉槙哉 君上野陽平 君兵庫県立大学工学部
応用物質科学科

千葉工業大学工学部
機械サイエンス学科

東京理科大学基礎工学部
材料工学科

芝浦工業大学工学部
材料工学科

東海大学工学部
材料科学科

金沢工業大学工学部
機械工学科

関西大学化学生命工学部
化学・物質工学科

向井勇太 君西村

石田智美 君谷中勇一 君宮下琢磨 君佐塚

五十嵐聖士郎 君

近畿大学理工学部
電気電子工学科

福井工業大学工学部 石巻専修大学理工学部
機械工学科
情報電子工学科

鹿児島大学工学部
機械工学科

群馬大学工学部
機械システム工学科

和田侑己 君河合健汰 君橋本裕貴 君

森田知朗 君



大 君

加藤圭一 君

司 君

表

彰

第65回
第 1 部門光学顕微鏡部門[第部門]

金属組織写真賞

第 2 部門走査電子顕微鏡部門

最優秀賞 作品

第 3 部門透過電子顕微鏡部門(2015年 3 月18日)

第 4 部門顕微鏡関連部門

リチウムイオン電池正極材 LixFePO4 の 2 相分布解析
東京大学大学院工学系研究科

中村明穂君

佐 藤 幸 生 君(現九州大学)

翔君

西村真一君

藤平哲也君

柴田直哉君

古月

山田淳夫君

幾原雄一君

リチウムイオン電池(Lithium Ion Battery: LIB)に使用される電極材の多くは 2 相共存反応を示すことが知られており，異なる Li 組
成領域を隔てる相境界の粒内移動によって充放電反応が進行する．電極材設計の観点から，各電極粒子内部における相境界分布，および詳細な境界構造の決定は，電池特性の最適化に向けた非常に重要な課題となっている．本研究では 2 相共存反応を示す代表的な
LIB 正極材である LixFePO4 ( 0 ＜ x ＜ 1 )(1) について，粒子～原子分解能スケールにわたる粒内相分布の実空間解析を行った結果を示す．固相反応法により LiFePO4 粉末を合成し，酸化剤を用いた部分的 Li 脱離によって各粒子内部に異相境界を導入した．樹脂包埋法
による TEM 試料化の後，日本電子製の JEM2010HC，及び Cscorrector/ColdFEG を搭載した JEMARM200F を用いた観察を行った．
図(a)に，部分的 Li 脱離後の粒子の低倍 TEM 明視野像を示す．電子回折による解析結果と合わせ，欠陥を含まない粒子内部はLirich 相( Li1－bFePO4 )，多数のクラックを含む外殻部は Lipoor 相(LiaFePO4)であると同定された(2)．本系における 1 次元的な Li
拡散(3)，及び 2 相間の巨大な異方的格子不整合(4)が，このような特徴的な相分布・クラック導入の主因であると考えられる．相境界面のより正確な位置を決定するため，クラック終端部近傍の高角環状暗視野(HAADF)STEM像(図 1(b))に対し Geometrical Phase
Analysis (GPA)(5)を適用した．結果を相対格子定数マップ(a 軸方向)として図 1(c)に示す．Lipoor 相(shell 領域)における格子の収縮により，HAADF 像中では不明瞭である異相境界位置を容易に可視化することができる．さらに図(a )( d)には，両バルク相の[ 001 ] HAADF 像，及び同時取得した環状明視野( ABF ) STEM(6) 像を示す．軽元素敏感な ABF STEM 法を用いることにより，
HAADF ではコントラスト差として現れない Li 原子列の有無(図 2(e))を明瞭に判別することができる．この結果より，原子分解能においても局所的な構造・組成の同時解析が可能であることが示唆される．電子エネルギー損失分光法(EELS)・STEM 像計算等との併用により，局所 Li 組成の定量的な導出，並びに異相境界部における Li 組成勾配解析も可能であると考えられる．
文 献(1) R. Malik et al.: J. Electrochem. Soc., 160(2013), A3179A3197.
(2) A. Nakamura et al.: Chem. Mater., 26(2014), 61786184.
(3) S. Nishimura et al.: Nat. Mater., 7(2008), 707711.
(4) A. S. Andersson et al.: Solid State Ionics, 130(2000), 4152.
(5) M. J. Hytch et al.: Ultramicroscopy, 74(1998), 131146.
(6) S. D. Findlay et al.: Appl. Phys. Lett., 95(2009), 191913.

図1(a) LixFePO4 粒子の底倍明視野像．
( b ) クラック終端部近傍の HAADF STEM
像．
(c) GPA から得られた相対格子定数マップ．
(a 軸方向，粒子内部基準（緑色))

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan

図2

core 領域( a) , ( c)及び shell 領域(b) , ( d)における[001]HAADF/ ABF
STEM 像．(e) Lirich(left)/Lipoor(right)相の結晶構造模式図．




第65回
第 1 部門光学顕微鏡部門

金属組織写真賞

第 2 部門走査電子顕微鏡部門

優秀賞 作品第 3 部門透過電子顕微鏡部門(2015年 3 月18日)

第 4 部門顕微鏡関連部門[第部門] Al
Co
Ni 近似結晶の構造と Co, Ni 原子の規則配列
株 EM 事業ユニット
日本電子

安原

聡君

東北大学金属材料研究所

湯葢邦夫君

東北大学名誉教授

平賀>二君

序論広い Co/Ni 組成比領域の AlCoNi 合金に構造の異なる 6 種類の 2 次元準結晶が発見されて以来，Co と Ni 原子の規則配列がそれらの構造の安定性に重要な役割を担っていると考えられてきた．しかし，原子番号の隣同士の Co と Ni 原子の区別は難しく，解けない課題として残ってきた．本研究は， AlCo Ni 2 次元準結晶に密接に関連した近似結晶に対して，収差補正電子顕微鏡によるhighangle annular detector darkfield (HAADF)scanning transmission electron microscopy (STEM) と annular brightfield (ABF)
STEM 観察から Al と遷移金属(TM)原子および Al と TM 原子の mixed site (MS)の配列の決定と，energy dispersive Xray spectroscopy (EDS) を用いてとられた原子分解能の元素マッピングから，Co と Ni 原子の規則配列を明らかにしたものである(1)．
実験方法900°
Cで120時間の熱処理後に水焼き入れした Al71.5Co16Ni12.5 合金を用いた．粉砕法で作られた粉末試料を，マイクログリ
ッド上に分散し，観察試料とした．HAADFSTEM と ABFSTEM 像は収差補正電子顕微鏡(JEMARM200F)を用いて b軸入射で撮影された．元素マッピングは，同電子顕微鏡に装備した EDS で行われた．EDS データをとる毎に試料移動(電子顕微鏡のモニターの正確な位置に結晶の単位胞を持ってくるように)してとられた，フレッシュな領域からの60個のデータを積分することによって，原子分解能 EDS 元素マッピングを得た．
結果図(a)と図(a)に，b軸入射で撮られた ABFSTEM と HAADFSTEM 像(フィルタリング像)を示した．b軸方向に A とB 原子面の積層構造をとる近似結晶の TM 原子と MS の配列は，HAADF 像(図 2 ( a ))の輝点の配列から導かれた(図(( a)と( b)はA, B 面の配列))．また，Al を含む原子配列は，ABF 像(図 1(a))の黒点の配列から直接的に導かれた(図 1(b))．図 2(b, c)の EDS 元
素マッピングとそれらの重ね合わせ像(図 2(d))から，5 角形タイリングの格子点に Co 原子が，特別な方位(図 3(a)の上向き，(b)の下向き)をとる 5 角形タイル内に存在する 5 角形配列の MS に Ni が存在する，規則配列をとっていることが明らかになった(図 3)．
文 献(1) A. Yasuhara, K. Yubuta and K. Hiraga: Philos. Mag. Lett., 94(2014), 539547.

図1



図2

図3

表

彰

第65回
[第部門]

金属組織写真賞

奨励賞 作品(2015年 3 月18日）

二相ステンレス鋼の s 相析出と，それによるフェライト相の優先的腐食株)
富山大学(院)理工(現 日本冶金工業

江尻健人君

富山大学(院)理工

大平洋製鋼株式会社

平林純一君

畠山賢彦君

砂田

松岡

山本有一君

聡君

聡君

s 相析出による二相ステンレス鋼の耐食性劣化は良く知られているが，その機構については不明な点が多い．本研究では， s 相の析出条件を変えるため，焼鈍温度 900, 1000, 1100 °C で 1.5 時間等時焼鈍
後，水焼き入れした 3 つの二相ステンレス鋼 F55 を試料とし，バフ研磨・エッチングを施した後，光学顕微鏡で観察した(図)．また， s 相析出した場合の腐食断面観察のために 900 °C 焼鈍試料を 2.0 M
NaCl 溶液中で 0.6 V に保持し， 250 C / cm2 の腐食後，光顕観察した結果，腐食表面には s 相が残留
し，フェライト相の優先腐食が起こることを明瞭に可視化した．次いで図の腐食前後における XRD
測定結果からもフェライト相の優先腐食を確認した．

図1

1.5 時 間 の 等 温 焼 鈍
後の金相写真．
( a ) 900 °C ( b )1000°
C (c)1100°
C[第部門]

図2

900 °C 焼鈍試料の 0.6 V における定電位保持試験．
(250 C/cm2)後の腐食断面

図3

900°
C焼鈍試料の定電位保持試験前と後の XRD スペクトルを g ( 111 )で規格化し比較．

{}面においてへき開の生じたフェライト鋼の結晶粒東京大学大学院工学系研究科システム創成学専攻

柴沼一樹君

フェライト鋼のへき開面は{ 100 }面に形成されることが知られているが，本作品は脆性亀裂伝播破面上に存在した一結晶粒内の 3 通りの{ 100 }面全てにおいてへき開が形成された現象を撮影した走査型電子顕微鏡写真
である．この現象が生じるためには，破面上に存在する 1 個の結晶粒が， 亀裂面と 3 通りの{100}面がなす角がすべて cos (1/ 3 )に極めて近い， 亀裂伝播方向に対して対称性を有する，という幾何学的条件を満足する
必要がある．さらに，力学的なへき開面の形成条件を考えると，このようなことが起こる可能性は極めて低く，通常は観察されることのない極めて貴重な写真である．

図1{100}面においてへき開の生じたフェライト鋼の結晶粒(図 3A 部拡大)．

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan

図2

3D 計測と微視的亀裂伝播方向．

図3

観察位置と巨視的亀裂伝播方向．




第65回
[第部門]

金属組織写真賞

奨励賞 作品(2015年 3 月18日）

サブミクロングリッドを用いた二次元的粒界辷り及び付随現象の局所観察

東京大学大学院工学系研究科

増田紘士君

戸部裕史君

佐藤英一君

北海道大学大学院工学研究院

鵜飼重治君

宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所

株式会社コベルコ科研

杉野義都君

超塑性変形は，粒界辷りと局所的な応力集中を緩和するミクロな付随現象により進行すると予想されている．著者らは，伸長した柱状粒組織から成る15CrODS (Oxide-Dispersion-Strengthened)フェライト鋼(Figure 1)を，粒の伸長方向と垂直に引っ張ることで，ミクロ組織レベルで二次元的な粒界辷りを発生させ，FIB (Focused Ion Beam)により粒界三重点近傍に作製したサブミクロングリッドの変形を FESEM により観察した(Figure 24)．本観察は，超塑性条件の中でも高速変形側の，転位を伴う粒界辷りが支配的な条件(1)にて行った．Figure 3 より，変形は不均一で粒界近傍に限定されていることがわかる．Figure 4 に示す変形前後のメッシュの比較から，粒内(i)ではほぼ変形が見られないが，粒界近傍(ii)及び三重点近傍(iii)では粒界辷りにより生じる応力集中に対応した塑性変形が観察され，(ii)ではそれに加えて体積収縮が見られる．塑性変形は転位の辷り運動，体積収縮は拡散による物質移動にそれぞれ対応する．従って，超塑性変形中の粒界辷りに伴うミクロな付随現象として，粒界近傍における転位運動と拡散が重畳的に寄与している
ことが明らかとなった．
文 献(1) H. Masuda, S. Taniguchi, E. Sato, Y. Sugino and S. Ukai: Mater. Trans., 55(2014), 15991605.

Figure 1 Schematic of atensile specimen.

Figure 4 Redrawn meshes before (orange) and after (red) deformation in Figs. 3a and 3b.
Figure 2mation.

SEI after defor-

Figure 3 Magnified views of the rectangle inFig. 2 (a) before and (b) after deformation.

[第部門] BN フラワーの He イオン顕微鏡像
物質・材料研究機構 先端的共通技術部門 極限計測ユニット

増田秀樹君

Guo Hongxuan 君(現 NIST)

藤田大介君

2 次元材料の合成と応用のためには構造と物理的特性の評価が重要である．本研究では，hBN ナノシートの層数と形態を，走査型
He イオン顕微鏡を用いて評価した．ナノシートは，B および N をドープした FeCrNi 合金基板を超高真空中で1000°
Cに加熱・保持後，室温に冷却して作製した．構造は，EverhartThornley 検出器で取得した 2 次電子強度により評価した．図(a)に基板表面に析出した h
BN ナノシートの 2 次電子像を示す．hBN ナノシートには 3 回対称の自己相似形が現れ，花型の外形を持っている．周囲の薄い網目状の輪郭を持っている部分はナノシート析出の中間層であり，さらにその周りの黒い領域は基板である．図(b)には，2 次電子
強度から判別した層数分布を示す．異なるエネルギーの He イ
オンビームを用いて観察することで， 2 次電子強度の h BN ナ
ノシート厚み依存性を解析した(図( c ))．照射した He イオンと hBN ナノシートの相互作用を考慮して，2 次電子強度は h
BN 層数に指数関数的な相関をもつことが推測された．このときの減衰因子を用いて，ナノシ
ート中の 2 次電子の非弾性平均
自由行程を計算できる(1)．この
値は He イオン加速電圧 10 30
kV の範囲で変化が小さく，いずれの条件でも高い表面感度を示している．
文献(1) H. Guo, et al.: Appl. Phys.
Lett., 104(2014), 031607.



表

彰

第65回金属組織写真賞応募作品選評
本年度の応募は，. 光学顕微鏡部門件，. 走査電子顕微鏡部門件，. 透過電子顕微鏡部門件，. 顕微鏡関連部門件，合計件であった．
選考は例年のように 2 段審査方式とした．その結果，優秀賞 2 件(第 1 部門，第 4 部門該当なし，第 2, 3 部門各 1 件)と奨励賞 4 件(第 1 部門 1 件，第 2 部門 2 件，第 4 部門 1 件)が選出され，更に第 3 部門の優秀賞 1 件は，特に優れた作品として最優秀賞に選ばれた．
最優秀賞作品の「リチウムイオン電池正極材 LixFePO4 の 2 相分布解析」は，充放電中に 2相分離反応を示すリチウムイオン電池材料において，その粒子内での 2 相分離挙動を，精密に準備された平坦な粉末薄片試料を使用し，原子分解能 HAADF STEM 像を得て，そのGPA 解析から相境界の存在，そして相分布について示した．さらに，得られた ABFSTEM
像とその計算像から Li 原子列の存在箇所および各相での Li 濃度の定量化の可能性を示しており，学術的価値が高いと評価された．
優秀賞の「AlCoNi 近似結晶の構造と Co, Ni 原子の規則配列」は，CoNi 近似結晶内の Coと Ni 原子を，収差補正電子顕微鏡に装備したエネルギー分散型 X 線分光分析法(EDS)を用いて，Al区別して写し出した．コンタミネーションを避けるために，EDS データを取り込む毎に試料移動を行い，電子顕微鏡のモニターの正確な位置に結晶の単位胞を持ってくるという精密な方法を導入して60個のデータを積分することによって，原子分解能 EDS マッピングを得たもので，その技術価値は大きい．
奨励賞作品のうち第部門の「二相ステンレス鋼の s 相析出と，それによるフェライト相の優先的腐食」は，エッチング条件を工夫して， s 相を含む各相が識別可能な試料を作製して，電気化学的な腐食試験を行い，腐食表面に残留した s 相と一部のフェライト相の関係から，フェライト相の優先腐食が起こることを明瞭に可視化した．第部門の「{}面においてへき開の生じたフェライト鋼の結晶粒」は，熱間圧延を制御して粗大な結晶粒を有するフェライト・パーライト鋼を作製し，その後，焼ならしによってパーライト中のセメンタイトを粒状化した鉄鋼材料を，液体窒素環境下で破壊試験して， 2 面以上のフェライトのへき開面が{100}面上に形成していることを同一視野に収めた貴重な走査電子顕微鏡像であり，その資料的価値は極めて高い．同じく第部門の「サブミクロングリッドを用いた二次元的粒界辷り及び付随現象の局所観察」は，メカニカルアロイングで作製した ODS フェライト鋼を伸長した結晶粒を有する再結晶組織を用いて，その試料表面に集束イオンビーム(FIB)を用いて幅 0.4mm のサブミクロングリッドを描き，引張試験での二次元的な粒界辷り挙動の可視化および結晶粒内，粒界近傍，粒界三重点での変形量の算出に成功した．第部門の「 BN フラワーのHe イオン顕微鏡像」は，B および N をドープした FeCrNi 合金基板を超高真空中で1000°
Cに保持後室温に冷却することで，その表面に析出した六方晶 h BN シートを得て，走査型ヘリウムイオン顕微鏡による二次電子像観察によって 7 層の積層膜であることを確認することに成功した．
今回もいずれの作品も力作ぞろいであり，選に漏れた作品の中にも，学術的に高い価値の作品も含まれており，賞の選定には苦労した．なお，和文誌や欧文誌に優れた組織写真が掲載されているケースも多数見受けられるので，編集委員会からの推薦などの方法も取り入れ，応募作品の裾野を広げていく努力が必要である．
金属組織写真賞委員会委員長 松田健二(富山大学)

日本金属学会金属組織写真賞展示会風景(2015年 3 月18日～20日展示)．
次回も多くのご応募をお待ちしております．

◇
ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan

◇

◇



◇日本金属学会各賞の概要◇（英語表記はホームページ 表彰関係 をご覧下さい．）
学会賞

金属に関する学理または技術の進歩発達に顕著な貢献をした国際的学者に対する授賞．

学術功労賞

本会の学術事業に多年にわたり貢献したものに対する授賞．

技術賞

工業技術の改良進歩に貢献した現場技術者に対する授賞．

金属組織写真賞

学術上または技術上有益な組織写真に対する授賞．
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)

研究技術功労賞

学校，研究所，工場において，多年にわたり卓越した技術により金属の試験および研究上欠くべからざる装置の製作，試料調整，測定および分析などを通じて他の方々の研究成果に大いに貢献し，しかも研究論文などに協力者として名前も出ないいわゆる「かげの功労者」に対して授賞する． 対象授賞時に満50歳以上で通算30年以上実務に従事した方．

功績賞

金属学または金属工業技術の進歩発達に寄与する有益な論文を発表したもので，将来を約束されるような新進気鋭の研究者，技術者に対する授賞 対象工業技術部門を除いて満45歳以下(4 月 1 日時点)の方．

谷川・ハリス賞

この賞は，次の各号に該当する優れた研究業績で高温における金属学の基礎的分野または工業技術分野の発展に貢献することが大であると認められた方に授賞する．
 鉄鋼，非鉄等金属の製錬 金属材料の熱処理に関連する研究 金属及び非金属の耐熱材料に関する研究 その他高温における金属学に関する工業的あるいは基礎的研究．

賞の授賞対象となる業績は研究成果の頂点又は集積のいずれでもよい．

増本量賞「機能材料」分野で卓越した新素材の発明発見ならびに貴重な研究業績を残され，同分野に関する学理または技術の進歩発展に貢献したものに授賞する．

若手講演論文賞

会誌，Materials Transactions に掲載された学術上または技術上特に優秀な論文で，年齢35歳
以下の春秋一般講演発表者およびポスター発表者に限定する．

優秀ポスター賞

ポスターセッション発表者を対象に，優秀なポスターおよび発表者に対して授賞する．本賞の贈呈は各大学，研究所に委託しこれを行う．

奨学賞

材料工学ならびにその周辺の関連分野において，「日本金属学会・日本鉄鋼協会奨学賞規程」に定める学科の当該年度の卒業者で人格，学業ともに優秀な者に対する授賞．

・

・

◇

◇

◇

◎年春期講演大会概要集 DVD の販売について◎
2015年春期講演大会の概要集 DVD を販売しております．

ご購入希望の方は，Email または FAX で下記要領をご記入の上お申し込み下さい．
 件名「
 申込者氏名，◯
 会員資格(会員番号併記)，◯
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年春期講演大会講演概要集 DVD 購入申込」，◯
 送付先住所申込書は，ホームページにあります．確認後，請求書を添えて送付いたします．
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会員価本体3,810円＋税
申込先(公社)日本金属学会

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

定価本体10,000円＋税◇

送料360円

FAX 0222236312
%

◇

表

彰

め，それがわかったところで合金設計にはあまり意味を持た

.

は じ

め

に

ない．
むしろ，個々の合金元素が，母金属中で示す個性を表すパ「合金設計」は，今では言い古されて陳腐な感じがする言

ラメータを合金設計に用いる方が実際的である．しかし，永葉になっているが，筆者が研究を始めた 1980 年代初頭にい金属学の歴史にも関わらず，合金効果を表すパラメータは

は，たいへん新鮮な響きがあった．歴史的にみれば， 1964

なかった．そのため，純金属のパラメータ(例価電子数(e/年に米国において，ニッケル合金中の有害脆化相の生成予測a)，原子半径，電気陰性度)を用いて，合金の性質を評価し法として PHACOMP(1)(2) が開発され，合金設計( alloy de-てきた(8)(9)．合金系が変わっても同じ元素には同じパラメー

sign )という言葉が使われだした．しかし当時，誰もが合金タ値を使うので，この方法で合金の性質を評価することは難設計などできそうもないと思っており，専ら試行錯誤の実験

しい．この問題を解決するために，合金パラメータを分子軌に頼って合金開発が行われていた．マテリアルズ・インフォ

道計算によって求めることから研究を始めた．

マティクス(3)の重要性が謳われている昨今とは隔世の感がある．

分子軌道計算には，DVXa クラスター法を用いた．これはバンド計算法と違い，合金元素の周りの局所電子状態を調

筆者は，それまで X 線散漫散乱を測定し，酸化物(例酸

べるのに適した第一原理の計算法である．クラスター法の詳化バナジウム，安定化ジルコニア)の局所イオン配列を調べ

細については，論文(10)や書籍(11)があるので，説明は省略す

る研究に従事していた(4)(6)．当時，DVXa 分子軌道法を使る．

ってジルコニアの電子構造(7) の計算を始めていたこともあ

私達の身の回りには，Fe 合金や Ti 合金などの遷移金属のり，「分子軌道法による合金設計」の看板を掲げ，この未知合金が多い．遷移金属の化学結合には，d 電子が関与していの分野に足を踏み入れた．

る．用途によってパラメータが異なるのは当然のことである

本稿では，まず合金設計理論について概観する．次に電子密度分布に関する物質共通のユニバーサルな関係を取り上げ

が，構造用遷移金属材料の設計には，二つの合金パラメータが有用である(12)(14)．

る．その後，物質の化学結合の特徴を構成原子の原子化エネ

一つは合金元素 M と母金属 X の間の結合次数(Bond Ord-

ルギーを用いて表現し，材料設計へ応用する研究を説明する．

er, Bo で略称)である．図(a)に示すように，これは 2 つの

. 合 金 設 計 理 論

M と母金属 X がともに遷移金属の場合には，それら原子の電子雲の重なり度合いを示すパラメータである．合金元素

合金パラメータdd 電子間の共有結合が重要である．Bo が大きいほど，M

X 原子間の化学結合は強い．

金属，合金の種々の物理的，化学的性質は，それに含まれもう一つは， d 軌道エネルギーレベル( Md で略称)であている電子の振舞いと密接に関係している．実用合金は多くる．例えば，図 1 ( b )のように M 原子と X 原子が分子を作の合金元素が含まれている多成分合金である．このような複る場合， M 原子の d 軌道と X 原子の d 軌道から，低いエネ

雑系ともいえる合金の電子状態を正確に知ることは難しい

ルギーの結合性のレベルと高いエネルギーの反結合性のレベ

し，合金元素の種類と組成の組み合わせは限りなく多いたルが現れる．図のように，もし結合前の自由原子 M の d 軌

2015年 3 月18日，東京大学駒場キャンパスにおける本会第156回春期講演大会において講演公益財団法人豊田理化学研究所フェロー，名古屋大学名誉教授(〒4801192 長久手市横道41
1)
Alloy Design Based on Molecular Orbital Method; Masahiko Morinaga(Toyota Physical & Chemical Research Institute, Nagakute)
Keywords: alloy design, molecular orbital method, atomization energy, hydrogen storage, catalyst, metal hydride, metal oxide, hydrocarbon
2015年11月19日受理[doi:10.2320/materia.54.207]

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan

道のレベルが X のそれより高いと，電子はできるだけエネ
ルギーの低い方へ移ろうとするので， M から X への電荷移行が起こる．このとき電子をはき出した M 原子の有効電荷

ニッケル合金の分子軌道計算

Ni 基耐熱合金は，ジェットエンジンや各種ガスタービン

は正になり，電子をもらった X 原子のそれは負になる．この構造部材に使われる重要な合金である．本合金は， Ni 母のように，エネルギーレベルは，電子の流れる方向を決める相( g 相)中に析出する Ni3Al 相( g ′相)により強化されていという意味で，電気陰性度と関係がある．電子をもらう X

る(15)．

原子の方が電気陰性度は高く，その d 軌道エネルギーレベ

Ni3Al は図( a )に示すように， L12 型の結晶構造を有す

る(12)．Al 原子を中心にとれば，図 2(b)のように中心の原子

ル(Md)は低い．
また，Md は原子半径とも相関がある．原子半径が大きけは，第 1 近接位置の12個の Ni 原子と第 2 近接位置の 6 個のれば，d 軌道の平均半径も大きい．そのとき，中心にある原Al 原子によって囲まれている．計算には，この( MNi12Al6)子核と d 電子の間の平均距離が長くなるので，それらの間

クラスターを用いた．中心の Al 原子と置換する合金元素 Mに働くクーロン引力は弱まる．その結果，原子半径の増加ととして， 3d, 4d および 5d 遷移金属を選んだ．合金元素 M

ともに d 軌道エネルギーレベルは高くなる．

は， 12 個の Ni 原子に囲まれているので， M は fcc Ni の中Bo, Md は電子パラメータであり，元素の周期表の周期性がにあるときとよく似た環境にある．原子間距離は格子定数か

これらの値に反映している．いろいろな物性は周期表に従っら決めた．純 Ni3Al のクラスター計算で求めた電子の状態密て変わるので，元素の周期性を反映しているこれらパラメー

度は，バンド計算の結果と似ている(12)．

タは，物性評価に恰好なパラメータである．さらに，これら

図にクラスターのレベル構造の計算結果を示す(12) ．合は 2 次元の周期表の特徴を表すために必要な二つのパラメ

金元素 M が入ると，点線で示すような M 原子の d レベルータである．一つのパラメータでは，周期表を表現できない．

( eg と t2g )がフェルミ準位より上に現れる．これらのレベル

図1

合金パラメータ，(a) 結合次数，Bo と (b) d 軌道
エネルギーレベル， Md ．( a )において qM, qX はそれぞれ M, X の原子軌道であり， Bo はそれらの間の重なり積分に比例する．

図3



図2

(a) Ni3Al の結晶構造と (b) クラスター模型．

(MNi12Al6)クラスターのレベル構造．16eg と14t2gが合金元素 M の d 軌道レベル．

学

会

賞

の高さは，周期表に従って単調に変化している．この eg レ

ここで，Xi は合金中の i 原子の原子分率，(Md)i と (Bo)i は

ベルと t2g レベルを平均して，Md レベルと呼ぶ．また，M

そ れ ぞ れ i 原 子 の Md 値 と Bo 値 ( 表 1 参 照 )で あ る ． 平 均

Ni 原子の d d 電子間の結合次数 Bo を， Mulliken のポピュ

Md は合金元素の d レベルの平均値であるので，合金の d バ

レーション解析(16)を用いて求めた．

ンドの重心の位置を表す．多成分合金であっても，式( 1 ) ,表に各元素の Md, Bo の値をまとめて示す(17)．ただし，Md の単位は eV であり，1 eV＝1.60×10－19 J である．結合次 数 ( Bo ) の 大 き さ は ， 6A 族 の Cr, Mo, W で 最 大 値 を 示
す．結合次数の大きい元素(例Cr, Mo, Ta, W, Re など)がNi 基超合金の主要合金元素となっている(18)．

( 2 )を使えば，組成から合金の平均パラメータ( Bo , Md )を簡単に計算できる．


New PACOMP と d 電子合金設計



New PHACOMP

合金においては，何らかの平均操作が必要である．第一近合金固溶体の固溶限の問題は，古くからの金属学の大きな似として，以下のように単に組成平均をとり平均 Md，平均問題の一つである． Hume Rothery, Darken と Gurry によ

Bo を定義する(18)(20)．

る古典的な取り扱いでは，原子半径と電気陰性度の 2 つのMd＝∑Xi(Md)i(1)

パラメータを用いてこれを整理している(8)(9) ．しかし，溶Bo＝∑Xi(Bo)i(2)

質，溶媒原子がともに遷移金属の場合は難しいとされてきた．
1964 年に，アメリカで開発された PHACOMP(1)(2)では，

電子空孔数 Nv (＝ 10.66 e / a )を用いて Ni マトリックス( g
表1

Ni 合金の合金元素の Md と Bo の値．
元

3d

4d

5d

相)の固溶限を見積り，有害脆化相(例 s 相)の生成を予測

Md(eV)

Boしようとした．ここで，電子空孔数は，d バンドの中の電子

Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu

2.271
1.543
1.142
0.957
0.858
0.777
0.717
0.615

1.098
1.141
1.278
1.001
0.857
0.697
0.514
0.272

空孔(または正孔)の数である．例えば，6A 族の Cr, Mo, W

Zr
Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag

2.944
2.117
1.550
1.191
1.006
0.898
0.779
0.659

1.479
1.594
1.611
1.535
1.314
1.068
0.751
0.391

もかかわらず， PHACOMP は Ni 基超合金の製造規格とし

Hf
Ta
W
Re
Os
Ir
Pt
Au

3.020
2.224
1.655
1.267
1.063
0.907
0.764
0.627

1.518
1.670
1.730
1.692
1.500
1.256
0.920
0.528

の化学環境を正確に反映したパラメータである．

Al
Si

1.900
1.900

0.533
0.589

素

では，e/a＝6 であるので，これらの Nv 値はすべて4.66である．しかし， Cr の原子半径は Mo, W に比べて小さい．この よ う に ， Nv に は 原 子 半 径 が 反 映 さ れ て い な い た め ，HumeRothery, Darkenと Gurry らの流れとは異なる．当然のことながら，これでは不満足な予測しかできない．それにて用いられ，脆化相が析出しない合金の組成を設計するために使われてきた．
著者らは1984年に New PHACOMP を提案した(13)．これは Md パラメータを用いて，固溶限を予測する方法である．
Md は原子半径，電気陰性度と関係があるのみならず，周り図( a ) , ( b )に， Ni Co Cr および Ni Cr Mo 3 元系等温
状態図を示す．これらの図の中に g /( g ＋ s )相境界を等 Md
線により表した．簡単のため，図中には Md の単位( eV )は省略している．比較のために，等 Nv 線，等 R 線も併せて示した．Nv, R はそれぞれ電子空孔数，原子半径の組成平均である．Ni 基合金の相境界の予測に使われている Nv＝2.49の
直線は g/( g＋ s )相境界からかなり離れている．一方，等 R

図4

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan

3 元系等温状態図の g/(g＋s)相境界の予測，(a) NiCoCr，(b) NiCrMo.



線は( a )では相境界に沿っているが，( b )では離れている．
これらに比べ，等 Md 線は，(a), (b)とも相境界に近い．

に保つためには， Re を増やすと，他の元素を減らす必要がある．合金べクトルの方向が Re に最も近い元素は Cr なの

約30個を超える種々の 3 元系状態図を調べた結果，等 Md

で，Cr 量を減らすことが考えられる．実際，Re 量の増加と線により各種相境界が表せることが分かった(21)(24) ． g /( gCr 量の減少が，ニッケル基単結晶超合金の発展の歴史であ＋ s )相境 界を表 す Md の温度 変化 は，次 の式で 近似 できる．最近では，Re 量の増加による Ni 母相(g 相)の相安定性

る(13)．

の低下を抑えるため， Md 値が比較的小さな Ru (表 1 参照)
Md＝6.25×10－5 T＋0.834(3)

ここで，T は絶対温度(K)である．上式の温度係数は，熱エネルギー kT＝8.62×10－5 T(eV)の係数に近い．ただし k は
ボルツマン定数である．

を添加している(25)．



合金設計例




ニッケル基超合金

3 元系状態図のみならず，多成分の実用合金の脆下相の生上記のような考え方をもとに，数種の発電用ガスタービン

成も予測できる(13)(18)．この New PHACOMP は，世界に広合金を設計した(26)(32) ．例えば，図( a )に，単結晶動翼

まっている(25)．

( 高 さ 約 170 mm )の 写 真 を 示 す ． こ れ は Re 含 有 量 が 約 5d 電子合金設計

mass の第 3 世代の合金である．この開発合金は第 2 世代

図は， 19 種の鋳造 Ni 基超合金の Bo , Md 値を組成から計算して， Bo Md 図上にプロットしたものである(26)(27) ．

の 単 結 晶 合 金 CMSX 4 に 比 べ て ， 耐 用 温 度 が 約 20 K 高
く，高温耐食性，耐酸化性に優れている(32)．

1255 K での 0.2 耐力の等強度線も点線を使って表している．図中に影を付けた小さな領域は， 0.2 耐力が最も高い
ところである．ここでは 0.2 耐力のみならず，高温クリー
プ強度も高い．単結晶合金もこの領域内にあり，ここが合金設計のターゲット領域である．この領域内の合金は，脆化相の生成限界ぎりぎりまで合金元素が添加されていて，強化相である g′相の体積率は約60と高い(27)．
また，図 5 の中に合金ベクトルを表している．これは純
Ni の位置と Ni 10 mol  M 合金の位置を矢印で結んだものである．Ni に合金元素 M を入れると，矢印の方向に沿って合金の位置が移動する．合金ベクトルの方向は，合金元素
M の族番号が同じであれば，ほぼ同じである．例えば，4A族の Ti, Zr, Hf のベクトルの方向はそろっている． 5A 族のV, Nb, Ta でも，6A 族の Cr, Mo, W でも方向はほぼそろっている．これは Md, Bo がともに周期表に従って変化するからである．
最近の Ni 基単結晶超合金には Re が約 6 massも入っている(25)．Re は強度と耐食性をともに増加させる唯一の元素なので，その添加量を増やしてきた．ターゲット領域を不変

図5



図6

( a ) 発電用 Ni 基単結晶動翼と ( b ) 10 トンの蒸気
タービン・ロタ用高クロムフェライト鋼．

鋳造 Ni 基超合金の BoMd 図と合金ベクトル．

学

会

賞




高クロムフェライト系耐熱鋼

る．しかし，Ni や Co が含まれていると，臨界 Md 値が上昇

bcc Fe 合金クラスターを用いて分子軌道計算を行い，合す る ． 例 え ば 1 mass  Ni が あ る と 臨 界 Md 値 は 約 0.857

金元素の Md 値と Bo 値を決定した(33)．図は合金ベクトル( eV )になる．このようにオーステナイト生成元素を少量入図である． Cr, Mo, W などのフェライト生成元素の合金ベれれば，フェライト生成元素をさらに添加する余裕ができ，クトルは，純 Fe の位置を起点として右上方に向かってい

鋼の一層の強化が図れる．

る．一方，オーステナイト生成元素(Co, Ni, Cu, Mn)の合金

このような考えのもと， Co を添加して高クロムフェライ

ベクトルは，Mn を除き左下方に向かっている． Mn のベク

ト系耐熱鋼を開発した(35)(38)．図 6(b )は 10トンの蒸気ター

トルの大きさは小さく，純 Fe 近傍にある．

ビ ン ・ ロ ー タ ( 直 径 640 mm ， 長 さ 2270 mm ) の 写 真 で あ

高クロムフェライト鋼では，d フェライト相が析出するとる．温度 923 K(650°C)，応力 157 MPa のもとでの高温クリ

高温強度が劣化する．図は， 1323 K で焼準した鋼中に存ープ寿命は約 4,000 時間( 14.4 Ms )であり，現用ロータ材に在する d フェライト相の体積率を Md で整理した結果であ比べて数倍長い(38)．

る(34)．オーステナイト生成元素(Ni, Co)を含まぬ鋼では，d

高クロムフェライト鋼の 923 K( 650°
C )，低応力下での長フェライト相が生成しない臨界 Md 値は約 0.852 ( eV )であ

時間クリープ強度は， 8.5 ～ 9.0 mass  Cr のとき最大になる(36)(39)．また， Re を 0.2～ 0.5 mass入れると，クリープ
強度が著しく増大する(37) ．この外，ボイラー用耐熱鋼では，硫黄( S)を 50 ppm 程度残留していると，耐水蒸気酸化特性が改善する(40)．



チタン合金

チタン合金の Bo, Md 値を， bcc Ti クラスターと hcp Ti
クラスターを用いて計算した(41) ．それらの値はあまり結晶構造に敏感ではない．表に，bcc Ti の Bo と Md の値を示
す(42)．
実用チタン合金は， a 型， a ＋ b 型および b 型合金に分類される．図に，在来の主要チタン合金約40種の Bo, Md による分類結果を示す(41)(43)．併せて，高温の b 相が室温でも図7

準安定に残留する各種 Ti M 2 元系合金の結果も記号( a )bcc Fe 合金の合金ベクトル．

( g )で示す．図 9 の Bo Md 図の中で，これら合金が明瞭に分離している．例えば，最も代表的なチタン合金である Ti
6Al4V は No.9 であり，a＋b 領域の中ほどにある．たとえ

未知の合金でも組成から Bo 値と Md 値を計算し，図 9 と比較すれば，それがどのタイプの合金であるか分かる．また，複雑になるため図 9 には表していないが，マルテンサイト
相の生成領域，すべり変形と双晶変形の起こる領域も Bo 
Md 図中に指定できる(43)(44) ．このような Bo Md 図は，合金開発のためのロードマップの一つとして普及している．
これまでに高温用 a 型合金(43)，高強度 b 型合金(44)，高耐食性合金(45)(47) を開発している．生体用チタン合金(48) も開発されており，この方法は現在も低弾性率合金の開発に利用
図8d フェライト相の体積率の Md による予測．

表2

されている(49) ．ゴムメタル(50) は， Bo が 2.87 ， Md が 2.46

bcc Ti の中の合金元素の Bo と Md の値．

3d

Bo

Md
(eV)

4d

Bo

Md
(eV)

5d

Bo

Md
(eV)

非遷移
金属

Bo

Md
(eV)

Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu

2.790
2.805
2.779
2.723
2.651
2.529
2.412
2.114

2.447
1.872
1.478
1.194
0.969
0.807
0.724
0.567

Zr
Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag

3.086
3.099
3.063
3.026
2.704
2.736
2.208
2.094

2.934
2.424
1.961
1.294
0.859
0.561
0.347
0.196

Hf
Ta
W
Re
Os
Ir
Pt
Au

3.110
3.144
3.125
3.061
2.980
3.168
2.252
1.953

2.975
2.531
2.072
1.490
1.018
0.677
0.146
0.258

Al
Si
Sn

2.426
2.561
2.283

2.200
2.200
2.100

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan




図9

実用チタン合金の a, a＋b, b 型合金への分類．

( eV )のときにのみ現れる．最近，形状記憶効果も議論されている(51)．


その他の合金分子軌道計算を基に，以下の金属材料を研究してきた(52)(53)．
金属間化合物(例金属間化合物 TiAl の延性化(54) ，結晶構造マップの作成(55)(56)など)
遷移金属の合金(例原子力用 Zr 合金(57)，Nb 合金(58)，

Mo 合金(58)(59)の設計，Cr 合金(60)の脆性改善など)

典型金属の合金(例Al 合金(61)(62)，Mg 合金(63)(64)およ

び Zn 合金(65)の機械的性質の評価と設計など)

.

電子密度分布にみられる物質共通のユニバーサル
な関係

長年の電子状態の計算結果を整理し，電子密度分布につい

図10 電子密度分布にみられる物質共通のユニバーサル
な 関 係 ． 挿 入 図 の 横 軸 の 単 位 ， 1 a.u. ＝ 0.0529
nm.

ての物質共通のユニバーサルな関係を見出している(66) ．図の挿入図(例 MgO, Al2O3)に示すように，最近接原子間の電子密度が最小値 rmin を取る位置を rmin (原子半径または

析(68)(69)を用いて，電子系の全エネルギーを物質中の構成原

イオン半径)と定義する．例えば MgO の場合，酸素の rmin

子に分配して，各構成原子の「原子化エネルギー」(物質中( O ) は 約 0.12 nm で あ り ， マ グ ネ シ ウ ム の rmin ( Mg ) は 約の構成原子を気体のようなバラバラな状態にするのに要する

0.09 nm である．図10に，log(rmin/Z3)と 2(Z/n)rmin(ただし，エネルギー)を求める．本解析を通して，従来の全エネルギ

Z原子番号，n主量子数)を両軸にとり，いろいろな物質

ー計算のみでは不明であった「構成原子の顔」が見えてくるの計算結果をプロットした．両軸の座標は水素様原子の電子ので，材料設計に応用できる．これを水素貯蔵材料(70)(71)にの動径分布関数の形から導出した．図 10 に示すように気適用する．

体・液体・固体を問わず，あらゆる物質が一つの曲線上にのる． y ＝ log( rmin / Z3)， x ＝ 2( Z/ n )rmin とおくと，その曲線は次式で表される．
y＝－5.29 log (1.01＋0.285x)

原子化エネルギーの定義

解析結果を示す前に，まず原子化エネルギーを定義する．
(4)

例えば， 2 成分系の金属水素化物 MH では，金属 M ，水素
H の原子化エネルギー， DEM, DEH を，孤立中性原子の M,.

原子化エネルギーによる材料設計

最近，物質の化学結合を「エネルギースケール」で表現する研究に取り組んでいる(67) ．すなわち，エネルギー密度解



atom
を用いて，次式で定義する(72)．
H のエネルギー E atom
M , EHhydrideDEM＝E atom
M －E M(5)

hydrideDEH＝E atom
H －E H(6)と E hydrideはそれぞれ，水素化物中の M
ここで， E hydride
M
H
学

会

賞

と H の原子エネルギー密度である．Gaussian03 を使って計算した全エネルギーを，エネルギー密度解析(68)(69) を用いて ， こ の E hydrideと E hydrideの 2 つ に 分 け ， 上 式 か ら DE M ,M
H

DEH を求める．
3 成分系の金属水素化物( M1M2 )Hn では， DEM は( DEM1

＋ DEM2 )/ n と定義する．これは水素原子 1 個当たりの， 2
つの金属原子 M1, M2 の平均の原子化エネルギーである．
こ の と き ， 水 素 原 子 1 個 当 た り の 凝 集 エ ネ ル ギ ー Ecohは，次式で与えられる．

DEM＋DEH＝Ecoh(7)

このように， DEM と DEH は Ecoh の成分である．それぞれの原子化エネルギーの値から，水素化物形成への M 原子とH 原子の寄与を知ることができる．このような構成原子の情報は，従来の全エネルギー計算のみでは得られない．
今，y＝DEH, x＝DEM と置くと，y＝－x＋Ecoh となる．し
たがって，Ecoh はこの直線と y 軸(x＝0)の交点で表される．
さらに，炭化水素 CmHn では，C, H の原子化エネルギー，

DEC, DEH を次式で定義する．
－E hydrocarbon)×(m/n)DEC＝(E atom
C
C

(8)

hydrocarbon
DEH＝E atom
H －E H(9)

ここで， DEC は水素 1 原子当たりの炭素原子の平均の原子化エネルギーである．簡単のため，以下では炭化水素の状態
が固相，液相，気相に関係なく，DEH と DEC の和を凝集エ
ネルギー Ecoh と呼ぶことにする．



図11

水素貯蔵候補材料の原子化エネルギー図．

水素化物への適用

この方法を水素貯蔵候補材料である金属系，無機系，有機系の水素化物に適用し，これらを一枚の「原子化エネルギー図」の中で整理した(72)．図に示すように，縦軸は，水素化物中の水素の原子化エネルギー DEH であり，横軸は金属の原子化エネルギー DEM である．ただし，有機系(炭化水素)では，横軸を炭素の原子化エネルギー DEC に読み替える．
多様な化学結合を持つこれら全ての水素化物を，この一枚の図の中で比較できる．例えば，金属系水素化物はこの図の上方にあり，水素の持つエネルギー DEH が大きい．下方に，無機系(錯体系)水素化物があり，有機系(炭化水素)もその近くにある．この中の有機系(炭化水素)と金属系につい
図12て，もう少し詳しく説明する．


炭化水素(CmHn)

炭化水素 CmHn の原子化エネルギー DEC, DEH と組成比 m/n の関係．

図は ， い ろ い ろ な 炭 化 水 素 CmHn の 計 算 結 果 で ある(72)．炭素と水素の原子化エネルギー(DEC, DEH)を縦軸に凝集エネルギーが求まり，それは次式で表される．

とり，炭素と水素の成分比(m/n)を横軸にとっている．

Ecoh(eV)＝7.46×(m/n)＋2.30炭素の原子化エネルギー DEC は m/n とともに直線的に変化し，DEC は次式で表される．

DEC(eV)＝7.46×(m/n)－4.46(11)

このように CmHn の化学的な安定性は， m / n 比のみに依存
する．

(10)




金属系水素化物－式( 8 )によれば， DEC と m / n の直 線の傾きは， E atomC

図に，種々の金属系水素化物の DEH と DEM の計算値

であり，それは炭化水素の種類に関係なく，約E hydrocarbon
Cを両軸にとりプロットした(72)．化学結合状態が似ている水7.46 eV で あ る ． 一 方 ， 水 素 の 原 子 化 エ ネ ル ギ ー DEH ＝素化物同士は，図中で互いに近い位置に存在する．例えば，

hydrocarbon
は，約 6.76 eV であり，m/n 比が変わって
E atomH －E H

遷移金属元素の水素化物(例PdH，NiH，■記号)は，典型も変化しない．これらの和をとると，水素 1 原子当たりの元素の水素化物(例 NaH ， MgH2 ，□記号)より， DEH が

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan




図 14
図13

金属間化合物の水素化反応にともなう金属原子
M1, M2 の原子化エネルギーの変化．

金属系水素化物の原子化エネルギー図．

DEM2 の値は大きく違っている．このことは化合物を形成す高い位置にある．遷移金属元素は典型元素よりも水素原子とるときに，電子密度分布が大きく変化し，M1M2 原子間に強く相互作用し，水素の状態を安定にしている．

強い化学結合状態を作っていることを示唆している．さら3 成分水素化物( M1M2 ) Hn において，もし M2 が遷移金に，水素化後に水素原子が配位する M2 金属原子は大きな属原子であり，水素原子が M2 原子の近くに存在すれば，エネルギーをもっている．このことは水素化前の化合物におM2H 原子間の相互作用が重要となる．例えば，TiFeH2 でいて，既にそのエネルギーの大半を水素に渡す準備が整っては M2 原子は Fe であり，Fe
H 原子間の相互作用が大きい．

いることを表している．その結果，化合物の組成を変えるこ

Mg2NiH4 では M2 原子は Ni であり， Ni H 原子間の相互作となく，水素が M2 金属原子の近傍に配位し，水素吸蔵反用が大きい．

応がスムーズに進行する．このように，原子化エネルギーの

このことは図 13 からも予想される． Mg2NiH4 (○記号)の
位 置 は ， MgH2 よ り も NiH に 近 い ． し か し ， Mg2NiH4 の

DEH の値は NiH に比べて小さい．このように，Mg2NiH4 中の水素原子の状態は，Mg 原子があることによって不安定化

解析を通して，水素化物形成に対する金属元素の役割を理解できる(72)．


脱水素化反応触媒への応用している．一方， TiFeH2 (○記号)では，その DEH の値は

原子化エネルギーの応用として，脱水素化反応の触媒であTiH2 に比べて大きい． TiFeH2 中の水素原子の状態は， Ti

る 金 属 酸 化 物 を 解 析 す る(73) ． マ グ ネ シ ウ ム 水 素 化 物

原子よりも Fe 原子が近くにいるときの方が安定化している．

(MgH2)は，水素容量が 7.6 massと高いため水素貯蔵の候

TiFeH2 は，図13の中の全ての水素化物の中で凝集エネルギ

補材料として注目されている．しかし，MgH2 の生成熱は－ー ( 8.3 eV )が 最 も 大 き い ． 室 温 で 水 素 を 吸 収 ・ 放 出 す る

74 kJ / mol H2 と高く，比較的安定な水素化物であるため，

TiFeH2 において，化学結合が最も強いことは興味深い．

脱水素化温度が約 573 K と高い．その脱水素化反応( MgH2

水素化物 TiFeH2, Mg2NiH4 は，金属間化合物 TiFe, Mg2→ Mg ＋ H2 )は非常にゆっくり進む．しかし，遷移金属酸化

Ni を水素化することによって得られる．水素化物生成に対物(例Nb2O5)を添加すると，これが触媒として働き，脱水する各金属原子の役割を理解するために，水素化前の TiFe,

素化反応を著しく促進させる(74) ．この酸化物触媒の問題を

Mg2Ni で計算した DEM1 ( M1 ＝ Ti または Mg )と DEM2 ( M2原子化エネルギーによって取り扱うことができる．

＝Fe または Ni)の値を，水素化後の TiFeH2, Mg2NiH4 で計成分系金属酸化物の原子化エネルギー図

算した値と一緒に，図にプロットしている(72) ．いずれのまず触媒である 2 成分系酸化物 MxOy の原子化エネルギー

場合でも水素化前には，縦軸の DEM2 の値は正で大きいが，を求める．酸化物 MxOy において， M, O の孤立中性原子の横軸の DEM1 の値は負である．水素化後には，図中の矢印でatomを用いて， M, O の原子化エネルギ
エネルギー E atom
M , EO

示すように， DEM1, DEM2 は共に減少する．減少量は DEM1

ー DEM，DEO を次式で定義する．

に比べ，DEM2 の方が顕著である．水素化物の中では，水素oxide
DEM＝(E atom
M －E M )×(x/y)(12)

原子は M2 原子の近傍に存在するので，水素化前の M2 原

oxide
DEO＝E atom
O －E O(13)

子のエネルギーの大半は，水素化後に水素原子の方へ移行しoxide
ここで， E oxide
は，それぞれ M, O の原子エネルギー
M , EOている．その結果， DEH は TiFeH2 では 14.4 eV, Mg2NiH4

密 度 であ る ．式 ( 12 )の( x / y )は ， M の 原 子化 エ ネル ギ ー

では 9.0 eV になり，水素は著しく安定化している．

DEM を，酸素 1 原子当たりの値に換算するための係数であ

また，水素化前の金属間化合物，TiFe, Mg2Ni の DEM1 と



る．

学

会

賞

図16 化学式 MxOy 当りに酸化物イオンが持つエネルギー(＝ y × DEO )による MgH2 の脱水素化速度の評
価．
図152 成分金属酸化物の原子化エネルギー図．

方が，MgH2 中の水素原子と強く相互作用すると考えられる．
図は，金属酸化物の原子化エネルギー図である(75) ．凝

先に述べたように，遷移金属の酸化物では酸素の原子化エ

集 エ ネ ル ギ ー Ecoh は ， 例 え ば ， NbO2 ( 10.1 eV ) と Al2O3

ネルギーが大きい．したがって，図 16 のように，金属酸化( 10.7 eV )では，ほぼ同じ大きさであるが，これらの原子化物中で大きな y×DEO 値をもつ酸素原子(酸化物イオン)が，エネルギー図上の位置は大変違っている．すなわち， NbO2

MgH2 中の水素原子と強く相互作用する可能性が高い．一方，は DEO が大きく， DEM が小さい．このことは， NbO2 では

Al2O3 のように酸素の原子化エネルギーが小さい酸化物の触O 原子の凝集エネルギーへの寄与が大きいことを意味してい媒活性は低い．このように，大きな y×DEO 値を持つ酸化物

る．一方，Al2O3 の場合は，DEO の値はほぼ零であり，代わほど，強い OH 相互作用が働き， MgH2 が不安定になり，って DEM の値が大きい．言い換えれば， Al2O3 では， O 原

酸化物の触媒活性が高まる(73) ．酸化物 MxOy の触媒活性元

子よりも金属原子 M (＝ Al )の方が凝集エネルギーへの寄与

素は O であり， M ではない． M が変われば DEO の値が変が大きい．このように，NbO2 のような遷移金属の酸化物でわるので，触媒活性が変化するのである．

は DEO＞DEM であるが，Al2O3 では DEO＜DEM である．後述するように，この違いが触媒活性に現れる．


実験から O H 相互作用が働いていることを確かめている(76) ．すなわち， 1 mol  Nb2O5 触媒を添加した MgH2 を用いて，脱水素化過程において FT
IR スペクトルを測定し，触媒活性の定量的な解析

酸化物触媒を各 1 mol 添加した時の MgH2 の 573 K での脱水素化反応速度の実験値が報告されている(74) ．いろい
ろな酸化物の中で，Nb2O5 が最も触媒活性が高い．

O H 基の存在を実証した．このように，原子化エネルギーを使って触媒効果を定量的に評価できる．
この外，錯体水素化物 NaAlH4 の分解反応(NaAlH4→ 1/3

式(12), (13)からも明らかのように，原子化エネルギーは

Na3AlH6＋2/3 Al＋H2)は，金属塩化物(例TiCl3)を添加す

酸素 1 原子当たりの値として定義している．しかし，触媒ることにより加速することが知られている(77) ．この場合の MxOy は，実験では mol 単位で添加されている．そこで，も，原子化エネルギーによる解析は有効である(78)．

原子化エネルギーの値を mol 単位の値に直す必要がある．
そのため， DEO と DEM のそれぞれに MxOy の O 原子の数 y
を 掛 け て ， y × DEO ( ＝ ( E atom
－ E oxide) × y ) と y × DE M
O
O
oxide
(＝(E atom
M －E M )×x)と表す．

金属化合物の機能設計に向けて

この解析は水素化物や酸化物のみならず，各種の金属化合物の設計にも有用である．金属化合物は，強磁性，強誘電，図は，脱水素化反応速度の実験値(74)を，y×DEO に対してプロットした図である(73) ．大きな y × DE

超伝導，プロトン伝導，水素貯蔵など変化に富む物性を示す

O 値を持つ酸化興味深い物質群である．例えば，ホウ化物には，超伝導を示

物ほど MgH2 の脱水素化速度が高いことが分かる．一方，

す MgB2 や超強力磁石の Nd2Fe14B がある．また，鉄系超伝

ここには示していないが，y×DEM と脱水素化反応速度の間

導物質 LaFeAsO1－xFx には，酸素，フッ素等の非金属元素には，明確な相関は見られない(73)．

が含まれている．このように，「非金属元素」は，新しい機 において説明したように，TiFe, Mg2Ni の水素化過4.

能発現の鍵を握っている．

程において，原子化エネルギーが大きな原子(Fe, Ni)ほど，機能設計のためには，各種の金属化合物(水素化物，ホウ

小さな原子( Ti, Mg )に比べ水素原子と強く相互作用する．

化物，炭化物，窒化物，酸化物，フッ化物，硫化物等)の化その結果，水素化後，水素原子は TiFeH2 中では Fe 原子，学結合を，同一の原子化エネルギーの視点から捉え直し，各

Mg2NiH4 中では Ni 原子の近くに配位する．これと同様に金

非金属元素 X(＝H, B, C, N, O, F, S 等)の特徴や化合物形成

属酸化物においても，大きな原子化エネルギーをもつ原子のへの役割を統一的に理解することが必要である．図は，そま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan仲井正昭先生(東北大学)，張済山先生(北京科技大学)，劉軼先生(上海理工大学)，周震先生(南開大学)，師春生先生(天津大学)， Md. Moniruzzaman 先生(バングラデシュ工業大学)， Mohamed Gepreel 先生(エジプト日本科学技術大学)
をはじめ，豊橋技術科学大学と名古屋大学の同僚や研究室の学生・大学院生の皆様のご協力に感謝します．また，共同研
究などを通して，企業の多くの研究者の方々のご支援を受けました．厚くお礼を申し上げます．

文
図17

各種の 3d 遷移金属化合物の原子化エネルギー図．

の最初の試みとして計算を行った 3d 遷移金属( Ti, Cr, Fe )の各種化合物の原子化エネルギー図である．非金属元素 Xが違っても， 1 枚の図上でそれらを表せる(79) ．例えば，酸化物とフッ化物はよく似た化合物であると理解されているが，原子化エネルギーから見れば，それらは組成に対して正反対の変化をする．原子化エネルギーの解析をさらに進め，非金属元素側から見た量子材料設計の基盤を構築することが今後の課題の一つである．

.

お わ

り

に

電子までさかのぼれば，鉄鋼材料，非鉄材料の区別は最早必要ない．金属，半導体，セラミックス，高分子の分類も意
味を持たない．電子レベルからのアプローチは，従来の材料の垣根を越えて，広範な材料に適用できる．合金設計理論や原子化エネルギー法は，材料の基礎的な理解を高め，合理的な「ものづくり」のために有用である．本稿では触れなかっ
たが，CALPHAD 法による状態図の計算や Phase field 法による微細組織の解析も進歩している(80)(81) ．マルチスケー
ル・シミュレーション(82)やマテリアルズ・インフォマティ
クス(3)の取り組みも始まっている．計算材料科学がさらに発展し，材料設計が合理的に行われることを期待している．
恩師の村上陽太郎先生(京都大学)，故 J. B. Cohen 先生(ノースウエスタン大学)に，厚くお礼を申し上げます．故湯川夏夫先生(豊橋技術科学大学)，足立裕彦先生(京都大学)，胡壮麒先生(中国科学院金属研究所)，中井浩巳先生(早稲田大学)のご指導とご支援に感謝いたします．村田純教先生，湯川宏先生，吉野正人先生(名古屋大学)，鎌土重晴先生(長岡技術科学大学)，寺田芳弘先生(東京工業大学)，江崎
尚和先生，南部智憲先生(鈴鹿工業高等専門学校)，森下政夫
先生(兵庫県立大学)，井上聡先生(沼津工業高等専門学校)，
古井光明先生(東京工科大学)，斉藤淳一先生(日本原子力研
究開発機構)，松本佳久先生(大分工業高等専門学校)，松木一弘先生(広島大学)，武末尚久先生(福岡大学)，澁谷秀雄先生(久留米工業大学)，原田祥久先生(産業技術総合研究所)，

献( 1 ) W. J. Boesch and J. S. Slaney: Metal Progress, 86(1964), 109111.
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73.
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ルズ・インフォマティクス．
( 4 ) M. Morinaga and J. B. Cohen: Acta Cryst. A, 35(1979), 745
756, 975989.
( 5 ) M. Morinaga, J. B. Cohen and J. Faber Jr.: Acta Cryst. A, 35(1979), 789
795.
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( 7 ) M. Morinaga, H. Adachi and M. Tsukada: J. Phys. Chem.
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Rothery and G. V. Raynor: Structure of Metals andAlloys, 4th ed., Institute of Metals, London, (1962).
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学

会

賞

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2404924, GB 2418207ほか．
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( 37 ) 橋 詰 良 吉 ， 三 木 一 宏 ， 東司，村田純教，森永正彦
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(38) 特許登録番号JP 3315702, US 6174385, DE 778356, JP
3759776, JP 3798456, JP 4222705, JP 4262414ほか．
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861.
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(78) H. Hirate, Y. Saito, I. Nakaya, H. Sawai, H. Yukawa, M.
Morinaga and H. Nakai: Int. J. Quant. Chem., 111(2011), 950
960.
(79) M. Morinaga: Transactions on GIGAKU, 2(2014), 02001/17.
( 80 ) 大沼郁雄，石田清仁 Tetsu to Hagane, 100 ( 2014 ) , 1050 
1061.
( 81 ) 小野寺秀博，阿部太一，下野昌人，小山敏幸 Tetsu to 
Hagane, 100(2014), 12071219.
( 82 ) 例えば，特集「鉄鋼におけるマルチスケール・マルチフィジ
ックス計算材料科学」，ふぇらむ，19 (2014), No. 11.
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
1978年
1979年
1991年
1994年
2010 年

森永正彦

ノースウエスタン大学大学院博士課程修了
豊橋技術科学大学講師
同教授
名古屋大学大学院工学研究科教授
同名誉教授，岐阜工業高等専門学校客員教授・産学官連携総括コーディネーター
2013年 (公財)豊田理化学研究所常勤フェロー
専門分野合金設計，計算材料科学，金属物性◎分子軌道法による耐熱金属材料の設計，水素貯蔵・透過材料の設計，金属酸化物の構造と物性の研究に従事．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★




.

は じ

め

に

.

マルテンサイト変態の核生成についての一考察

マルテンサイト変態は“原子の拡散を伴わずにその連携的

M 変態は多くの 1 次相変態と同様に，核生成・成長によ

な運動により引き起こされる 1 次の相変態である”(1)．マル

り進行することは良く知られているが， M 相の核がどのよ

テンサイト変態(以下 M 変態と略す)は固相における 1 次相うなものであるかは，未だ十分に明らかになっていない．電転移の物理を明確にできる現象として，金属学者・物理学

子顕微鏡などの手法により核生成の初期段階をとらえる試み

者・数学者らにより盛んに基礎研究が行われている．また，を行った研究は多くあるが(9)(12)，観察されたものが初期段

M 変態は，鉄鋼材料の強化・形状記憶効果・擬弾性などに階の核であるのかそれともかなり成長してしまった微細のおいて極めて重要な役割を果たしている(2)(3)ため，応用の観M 相であるのかは，必ずしも定かでない．これは， M 変態

点からも多くの研究がなされている．さらに，近年では磁場の進行が極めて速く，核生成初期段階の観測が技術的に困難

誘起 M 変態に伴う磁気熱量効果を用いた新たな冷凍技術のなことを一因としている．この困難を克服するために，近年開発が，欧州を中心に盛んに研究されている(4)．

では，核生成段階をシミュレーションにより調査している研

これまでの M 変態に関する研究を俯瞰すると，M 変態の究も多くあるが(13)(14)，実験的な検証は十分ではない．著者

結晶学は非常に良く理解されているように思われる(5)(8) ．

らは，少し見方を変え，核を直接観察するのではなく，相変

しかしながら， M 変態の本質に関して幾つか解決されてい態に及ぼす静水圧，応力ならびに磁場などの外場効果を調べない問題がある．その一つが， M 変態の起源すなわち核生

ることで，M 変態の核生成についての考察を展開してきた．

成の問題である．この問題については，これまでに多くの研究がなされ様々なモデルが提唱されているが，いまだ明確で

非等マルテンサイト変態と等温マルテンサイト変態はない．本稿では，著者らのこれまでに行ってきた M 変態

M 変態はカイネティクスの観点から非等温変態と等温変のカイネティクスに関する研究を基に， M 変態核生成の一態とに区別される．鉄鋼材料や形状記憶合金における M 変

つの解釈を紹介する．また，もうひとつの問題として，1 次

態の多くは，非等温変態である．非等温変態においては，Mの M 変態が，気相液相変態で現れる臨界点を有し，連続変相の生成は変態開始温度( Ms)で瞬時に起き，その生成量は態(2 次相変態)となり得るかという問題がある．しかしなが温度のみに依存すると解釈されている(図左)．一方，等温ら，固相固相変態である M 変態については，そのような報変態においては， M 変態開始までに有限の時間を有しかつ告はこれまでになされていない．著者らは最近，鉄基形状記

その時間は温度に依存することが知られている(図 1 右)．

憶合金においてこの臨界点の存在を示す結果を見出したの

すなわち， M 相の生成量は温度と時間に依存することにな

で，併せて紹介する．

る．特徴的なことは，変態に要する潜伏時間が最も短い温2015年 3 月18日，東京大学駒場キャンパスにおける本会第156回春期講演大会において講演大阪大学教授大学院工学研究科マテリアル生産科学専攻(〒5650871 吹田市山田丘 21)
An Interpretation on Nucleation of Martensitic Transformation and Giant Elasticlike Strain and Critical Point in Some Ironbased ShapeMemory Alloys; Tomoyuki Kakeshita(Division of Materials and Manufacturing Science, Graduate School of Engineering, Osaka University, Suita)
Keywords: martensitic transformation, kinetics, thermal activation, nucleation, free energy, timetemperaturetransformation diagram
2014年11月25日受理[doi:10.2320/materia.54.218]



本 多 記 念

図1

図2

非等温変態と等温変態における TTT 概念図．

大気圧下において，有限温度(Ms＝153 K)で非等温的にマルテンサイト変態する Fe31.7Ni(at)
合金に 0.9 GPa の静水圧下を加えた際に得られる TTT 図．等温変態の特徴であるノーズを有す
る C 曲線が現れる．

度，すなわちノーズ温度が存在することである．
著者らは幾つかの鉄基合金を用いて，その非等温 M 変態と等温 M 変態に及ぼす磁場ならびに静水圧の影響を調査

図3

等温変態を示す Fe 24.9Ni 3.9Mn ( at )合金に4.2 K でパルス磁場を印加すると，矢印で示した
磁場強度において瞬時にマルテンサイトが生成する．

図4

ポテンシャルバリアとその温度依存性の概念図．

た．以下にそれらの結果について述べる．


マルテンサイト変態の核生成モデル

し．次の 2 つの重要な結果を得た．そのひとつは，非等温

図は 1 次の相変態で良く知られている自由エネルギー

変態する鉄基合金に静水圧を負荷すると，変態開始温度と秩序変数(反応座標と呼ばれる)の関係を示した模式図であ(Ms)が低下し，ある負荷圧力で Ms は消失する．この Ms がる． M 変態の場合，この秩序変数としてひずみを考えてよ

消失した合金は，その圧力下で図に示すように等温変態をいであろう．この図から，母相と M 相の間にはポテンシャ

示すということである(15)(16)．もうひとつは，等温変態する

ルバリア(活性化エネルギーに対応する)が存在することがわ

合金において，パルス磁場を印加すると，図に示すように

かる．著者らは M 変態生成モデルの構築の際に次の 2 つの変態が瞬時に起きる非等温変態へと移行することであ仮定を設けた． 1 つ目の仮定として， M 変態は母相中に生る(17)．これらの結果は，非等温変態と等温変態の違いは本成された核に相当するクラスターがこのポテンシャルバリア

質的なものではなく，これら 2 つの変態は，本来，統一的を熱活性化により越えることで変態が開始するとした．2 つに考えることができることを示している．著者らはこの違い

目の仮定は，このポテンシャルバリアの大きさに関するものを与える本質は，熱活性化にあると推論した．すなわち，Mである．すなわち，このポテンシャルバリアは， M 相と母変態は熱活性化過程で起きることが基本であるとした．こう相との界面形成やそれぞれの相における弾性ひずみ等に由来考えるなら， M の生成量は必然的に温度と時間に依存するするものではあるが，その定量的な評価は一般的に難しい．

ことになる．この考えによれば，非等温変態はその時間が極

このことと，上記したようにいわゆる等温変態にノーズ温度

めて短い場合であるとして解釈できる．そこで，この考えにが存在することから， M 変態のポテンシャルバリアは温度基づいた M 変態モデルの構築を行い，その妥当性を実験に依存性があると考え，その大きさ D(T)を次式で表されるもより確認することとした(18)(19)．さらに，これらの結果を考のと仮定した(18)．

慮して M 変態の核生成，特にその大きさについて考察し

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan

D(T)＝d－Dg(T)

(1)




ここで，d は母相と M 相との熱力学的平衡温度 T0 における図からわかるように確かにノーズ温度ならびに潜伏時間の挙1 モルあたりのポテンシャルバリアの大きさであり，Dg(T)動は，予想した挙動と一致している．式( 2 )を用いて計算

は，温度 T における 1 モルあたりの母相と M 相との自由エ

した TTT 図は(図の点線)は，実験結果による TTT 図を良

ネルギー差である．

く再現している．

これら 2 つの仮定を考慮して， M 変態の核生成に対する確率モデルを構築した．すなわち，M 変態は m個の原子からなるクラスターがポテンシャルバリアを乗り越えることにより進行するとしたもので，その確率 P は次式のように表すことができる(18)．

以上のことから，構築したモデルは妥当性があると結論づけた．


形状記憶合金における等温マルテンサイト変態

 ，2 
 では Fe 基合金を中心としてその核生成が
上記の 2

熱活性化過程を経由することを述べてきたが， M 変態はす

( －N mkTD )･exp{－B exp( N－kDT )} ( 2 )べて熱活性化過程で起きると考えているので，形状記憶合金

ここで， kB はボルツマン定数， NA はアボガドロ数， A, B

における M 変態も熱活性化過程を経由すると考えられる．

はパラメータである．導出の詳細は原著論文(18)を参考してこれに関する最近の研究を以下に紹介する．

P＝A exp

A B

A B

いただきたい．また，この式を考慮すると，TTT 曲線にお著者らは，いわゆる非等温変態を示す幾つかの形状記憶合

ける潜伏時間は P－1 で表されることになる．次に，導出し金を用いて，これらの Ms 以上の温度での等温保持を行った式の妥当性を確認するために，この式から予想される M

た．その結果， Cu 29.1Al 3.6Ni ( at )合金の D03 2H 変

変態挙動を実験で確認をすることとした．予想される挙動は態(22) をはじめとして， Ti 51.2Ni ( at )合金の B2 B19 ′変以下の通りである．

態(23) ， Ni45Co5Mn36.5In13.5 ( at  ) の L21 4H 変 態(24) に お い

いわゆる明瞭な Ms 点を有する合金においても， Ms 以


◯

◯

て，変態開始には有限な潜伏時間を有することを確認した．

上の温度において等温保持すると，M 変態が起きる．

図は Ti51.2Ni(at)合金における例であり(Ms 温度より

いわゆる等温変態を示す合金に磁場を印加すると，ノー

約 5 K 上の温度で保持する)，等温保持中に矢印で示した保ズ温度が下降し，潜伏時間が磁場を印加してない場合に

持時間後に変態が開始していることがわかる．

較べて短時間側に移行する．一方，静水圧負荷の場合に最近になり筆者らは， Ni45Co5Mn36.5In13.5 ( at )形状記憶

は，ノーズ温度が上昇し，潜伏時間が静水圧を負荷しな合金は， M 変態のカイネティクスを研究するのに極めて有い場合と較べて長時間側に移行する．

効な合金であることを見出した．以下にその理由を述べる．

 を確認するために，いわゆる非等温変態を示す 3
まず予想◯

種類の FeNi 合金を用いて，Ms より DT だけ高い温度で等温保持し，変態の確認を電気抵抗で調査した(20)．その結果を図に示したが，この図からわかるように潜伏時間が確かに存在する．また，式( 2 )を用いて計算した潜伏時間(図の点線)は，実験結果を良く再現している．
 を確認するため，いわゆる等温変態を示す Fe
次に予想◯

24Ni4Mn(at)合金を用いて，磁場下ならびに静水圧下での TTT 図を作成した(21) ．その結果を図に示した．この

図5



Ms を有する FeNi 系合金における TTT 図．

図6

Fe24Ni4Mn(at)合金の TTT 図．(a) 磁場効
果と (b) 静水圧効果(21)．

図7Ti51.2Ni (at)合金を 155 K (＞ Ms)で等温保持した際の電気抵抗の時間依存性(23)．

本 多 記 念

この合金はいわゆる上記したように非等温変態を示し，明確と， M 変態の核生成に量子効果を考慮すべきであるとともな Ms 点を有する．この合金では，母相( P 相)の磁化は Mに揺らぎの効果も無視できなくなるのではないかと考えられ相の磁化よりも大きい(25)．そのため，磁場を印加すると母る．こう考えると，そもそも本稿で述べてきたこと自体に問相が安定になり，ある磁場以上で，変態が抑制されることに題があるとも言える．今後この問題の解明が期待される．さなる．すなわち，Ms 点が消失する．この様子は，多くの Fe

らに，平衡温度におけるポテンシャルバリア d の値は，Fe

基合金に磁場を印加した場合とは逆であるが， Fe 基合金にNi 系 合 金 で は 1600 J / mol 程 度 で あ り(18) ， Ni45Co5Mn36.5

静水圧を負荷した場合と同様である．先に述べたように，変In13.5 ( at )合金ではその 1 / 30 程度となり(26) ，系に依存す態が抑制された場合には，いわゆる等温変態が出現すること

る．系の違い以外に，このポテンシャルバリアの大きさは，が期待され，TTT 図上に明確な C 曲線が現れると予想され

サイズ効果があるようである．例えば， Fe30.5Ni(at)合る．この意味で，この合金系はとても興味深い．そこで，こ金のバルク状態ではいわゆる明瞭な Ms 点をもつが， 5 mmの Ni45Co5Mn36.5In13.5 ( at )形状記憶合金を用いて，磁場下以下の単結晶粉末にすると Ms 点が消失しいわゆる等温変態

での保持実験を行った結果を図に示す(26)．この図からわを示す．その TTT 曲線からポテンシャルバリア d の値を算かるように，磁場下では明瞭な C 曲線が得られる．また，出すると 2020 J/mol となり，バルク試料の約1.3倍の大きさ

TTT 曲線は磁場強度の増加に伴い長時間側に移動することになっている(27)．このようなサイズ効果が表れる要因としがわかる．この様子は，図 6 で示した Fe24Ni4Mn(at)ては，微粉末において，核生成を促進する格子欠陥が消失し合金の場合と異なる．これは， Fe 24Ni 4Mn ( at )合金でたためと考えられる．

は，母相 P 相の磁化が M 相に較べて小さいのに対し， Ni45
Co5Mn36.5In13.5 ( at )合金では逆になっていることに起因す

正変態と逆変態の相違

筆者らの考えによれば，母相から M 相への正変態のみなる．
以上のことから，形状記憶合金における M 変態でも時間らず， M 相から母相への逆変態もまた，時間依存性を有す

因子を含んでおり，筆者らの考えの妥当性がさらに確かめらることになる．事実， Cu 29.1Al 3.6Ni ( at )合金の D03 

れたことになる．

2H 変態(22) ならびに， Ti 51.2Ni ( at )合金の B2 B19 ′変

マルテンサイト相の核の大きさ

ここでは，上述した式( 2 )における mの値(クラスター態(23) においてこのことを確認している．ここで，式( 2 )から予想される逆変態における時間依存性について述べる．式( 2 )から時間依存性は， D ( T )/ kBT の温度依存性に依存すの大きさに相当する)から，M 相の核について考察する．先ることになる．そこで，FeNi 合金の自由エネルギーを用いに述べたように， mの値は M 相の核を構成する原子数にて， D ( T )の評価を行い，逆変態の TTT 図の計算と比較の対応するとしている．したがって， mの値から，核サイズために正変態の TTT 図の計算を行った．その結果を図にを推定することができる．これまでに述べた TTT 曲線の式示す．図に示した A, B, C は正変態の TTT 図であり，D は( 2 )による解析から， Fe Ni 系ならびに Fe Ni Mn 系合金

逆変態のそれである．この図より，逆変態を表す TTT 図もについて核のサイズは，立方体として見積もると，およそ

また，時間軸から傾いており，逆変態が潜伏時間を経て進行( 1.5 nm )3 から( 2 nm )3 という値になる(18) ．一方， Ni45Co5
Mn36.5In13.5 ( at )合金では( 5 nm )3 という値が見積もられる(26) ．このサイズは，ほぼ nm の大きさなので，現在の電子顕微鏡の技術で観察可能と思われるが，速い振動による揺らぎのため難しいかもしれない．また，核サイズを考慮する

図9

図8

Ni45Co5Mn36.5In13.5 合金の TTT 図(26)．

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan

正変態( A, B, C )ならびに逆変態( D )の TTT 曲
線． A は T / T0 ～ 0.8 付近で， D がほぼゼロとなる場合， B は T / T0 ～ 0.4 で D がほぼゼロとなる
場合， C は T /T0＝ 0 まで D がゼロとならない場
合．




することが理解できる．

31.2Pd ( at )合金および規則度の高い Fe3Pt に応力を負荷

しかしながら，正変態と逆変態の TTT 曲線には大きな相すると臨界点が存在する可能性があると推論した．すなわ

違が生じる．すなわち，正変態では，D(T) の低温におけるち，応力負荷により M 変態に伴うひずみならびにエントロ

温度依存性が高温のそれと異なり温度に対する変化が小さい

ピー変化がゼロになり，連続変態(2 次相変態)に移行するとことを反映して，最終的にはノーズをもつ TTT 曲線(C)へ

考えた．また，c′が変態点近傍でゼロに近づくならば，このと変化する．逆変態では，D(T)の温度依存性が T にほぼ比弾性定数が寄与する{ 110 }〈 11̃0 〉に応力を負荷すると，応力例しているため，ノーズが現れない．このように，正変態・が小さくても大きなひずみが得られると予想できる．そこ

逆変態ともに時間依存性を本質的に有するが，その挙動にはで，本節ではこれらの予想を確かめるために， Fe 31.2Pd

大きな差が生じる．また，図 9 から想定されるように，等( at )合金および規則度の高い Fe3Pt の M 変態に及ぼす応温逆変態の検出は，等温正変態の検出に比べて，潜伏時間の力効果を調査した．

温度依存性が極めて小さいため，測定には精度ある実験が望

図は，Fe31.2Pd(at)合金(Ms は約 230 K)(33)(34)ならびに規則度が 0.75 の Fe3Pt ( Ms は約 90 K )(35) の応力ひずみまれる．

曲線である．圧縮方向は[001]である．この図からわかるよ.


鉄基形状記憶合金に現れる巨大ひずみと臨界現象
弾性的な巨大ひずみの出現

うに温度の低下とともに極めて大きな弾性的変形を示す．この弾性的変形の最大値は，いずれの合金においても，図に示すように変態温度付近においてほぼ 6 以上になる．まこの節では，1 次の M 変態が，気相液相変態で現れる臨た，そのヒステリシスは，温度が高くなるとともに小さくな界点を有し，連続変態(2 次相変態)となり得るかという問題

る．この弾性的変形は，応力下での中性子回折の実験(36) かについて筆者らの実験結果をもとに考察する．この臨界点のら，応力負荷に対して構造変化が連続的に起きるためである

存在を有する系として可能性があるのは，形状記憶合金であことを確認している(正方晶度が変化する)．以上の結果は，る Fe Pd 合金および規則度の高い Fe3Pt が挙げられる．その考えに至った理由を以下に述べる．これらの合金は，
FCC 母相からいわゆる FCT M 相に変態することは良く知られている( Fe3Pt は規則度を無視した場合)(28)(29) ．この変態の特徴は図に示すように(30)，変態点における格子定数の変化が小さく，すなわち体積変化が小さく，かつ，変態点以下で格子定数が連続的に変化することである．また，変態に伴う潜熱も小さい．さらに特徴的なことは，これら合金の＝(c11－c12)/2 が M 変態温度に向かって零母相の弾性定数 c′に近づくことが報告されている(31)．この格子軟化は，逆格子の原点である G 点に異常があることを示唆しており，第一原理に基づいたバンド計算から，図に示すようにバンド・ヤーン・テラー効果によるものと理解されている(32) ．
したがって，これら合金は，弱い 1 次変態であることを示

図 11

Fe3Pt における電子状態密度( DOS)の軸比( c / a )依存性(32) ．フェルミエネルギー EF 直下にあるピークが正方晶ひずみを与えることにより 2 つに分離することで，系のエネルギーを低下させ
ている．

図 12

Fe 31.2Pd ( at )合金(34) ならびに Fe3Pt(35) における応力ひずみ曲線の温度依存性．

している．筆者らは，これらの事実ならびに気相液相変態に 圧 力 を 負 荷 す る と 臨 界 点 が 現 れ る こ と を 考 慮 し ， Fe 

図10



Fe31.2Pd(at)合金ならびに Fe3Pt における格子定数の温度依存性(30)．

本 多 記 念

図 13

Fe 31.2Pd ( at )合金(33) ならびに Fe3Pt(35) における Ms 温度直上における応力ひずみ曲線．

図 14

Fe 30.8Pd ( at )合金の[ 001 ]圧縮応力下における変態ひずみの応力依存性(37)．

図 15

Fe 30.8Pd ( at )合金の[ 001 ]圧縮応力下における温度応力相図(37)．母相とマルテンサイトの相境界には臨界点が現れる．

筆者らが予測した通りになっており，臨界点の存在の可能性を強く示唆している．この考察をする前に，弾性変形以上の応力を負荷した場合の挙動について以下に述べる．図 13 からわかるように，いずれの合金もほぼ 300 MPa 付近で降伏する(矢印)．この降伏に関しての情報を得るために電子顕微鏡による組織観察を行った結果，Fe31.2Pd(at)では，降
伏 に よ り { 111 } 変 形 双 晶 が 導 入 さ れ て い る こ と が わ か った(33)．したがって，降伏後に生じたひずみは，応力除荷時に回復しない．一方， Fe3Pt においては，降伏に際して bct
マルテンサイトへと応力誘起変態し，降伏後に生じたひずみ
は，応力除荷時に逆変態することにより，ほぼ完全に回復する(ほぼ 14 )．以上の結果から，このような大きな弾性変形が実現可能であるのは，すべり変形を生じる応力が両合金
とも高いことが推論される．事実，これら合金のすべり変形に関与する弾性定数( c44 )は， c ′とは異なり変態点近傍でも高い値を保持していることを確認している．このため，本系で観測された 6もの巨大な弾性変形が実現可能となったと理解できる(33)．


臨界現象の出現応力の関係を調査した．その結果を図に示す．この図から，変態ひずみは応力の増加とともに減少し，およそ 100
MPa の応力負荷により変態ひずみが消失していることがわ

かる．このような変態ひずみの消失は，気相―液相間の相変

この節では，臨界点の存在について考察する．そのために，態における体積変化の消失と酷似しており，本系の M 変態

Fe31.2Pd(at)合金の応力―歪曲線の挙動について説明すにおいても臨界現象が現れていると解釈することができる．

る．はじめに，図12(a)に示した変態点近傍の 240 K で圧縮求めた Ms と臨界点を図に示す．臨界点は，温度約 330 K

した応力ひずみ曲線であるが，この図から約1.2程度のスで応力約 100 MPa である．

テージ(応力がほぼ一定の領域)がみられる．これは 1 次の次に，なぜこのような臨界現象が TiNi 系や Cu 系などのM 変態による格子定数の変化に由来しているものであり，

従来から良く研究されている形状記憶合金では見つからず，ステージの幅は変態ひずみと呼ばれている．このステージは，Fe Pd 系の形状記憶合金で見出すことができたのかについ

280 K の場合にはほとんど見られない．すなわち，変態歪はて考察する．一つの重要な理由として， Fe Pd 系合金では応力の増加にともない減少していることがわかる．また，先[ 001 ]圧縮応力下における母相の構造と M 相の構造が同じに述べたように，このステージ領域を与える以上の応力負荷対称性を有していることが挙げられる．すなわち， Fe Pdで観察される弾性的変形は，応力下での X 線回折の実験か系合金の M 相は c/a＜1 の正方晶の構造を有しており，これら，応力負荷に対して構造変化が連続的に起きるための変形は母相を[001]方向から圧縮した格子と同じである．また，であることを確認している(正方晶度が変化する)．このステ

この M に関しては，超格子反射が現れないことより，原子ージの出現の応力ならびに温度の関係を詳細に調べるために，のシャッフリングは生じていないと考えられる．したがって，Fe31.2Pd(at)と同様の変態を示す Fe30.8Pd(at)合金

M 相の構造は基本的には母相を弾性的に[001]方向から圧縮に[001]方向から応力を負荷し，変態ひずみの大きさと負荷した構造と同じということになる．このような場合，母相か

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan

ら連続的に M へと構造を変化させることができる．もうひとつ重要な因子として，弾性定数 c ′の軟化と関連していると考えられるが，詳細は今後の課題である．
臨界点は M 変態における 1 次変態の特徴がほぼ完全に消失する点として特徴づけられる(例えば，クラウジウス・ク
ラペイロンの関係から De が応力増加にともないゼロに近づくということは， DS が応力増加にともないゼロに近づくこととを意味する)．M 変態における臨界現象は，まだ研究が始まったばかりであり，臨界指数がどのようになっているのか，臨界現象を特徴づける揺らぎの存在など興味深い問題が残されている．

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(18) T. Kakeshita, K. Kuroiwa, K. Shimizu, T. Ikeda, A. Yamagishi
and M. Date: Mater. Trans., JIM, 34(1993), 423428.

(19) T. Kakeshita, T. Saburi, K. Kindo and S. Endo: Phase Transitions, 70(1999), 65113.
(20) T. Kakeshita, T. Fukuda and T. Saburi: Scripta Mater., 34(1996), 147
150.
(21) T. Kakeshita, T. Yamamoto, K. Shimizu, K. Sugiyama and S.
Endo: Mater. Trans., JIM, 36(1995), 10181022.
(22) T. Kakeshtia, T. Takeguchi, T. Fukuda and T. Saburi: Mater.
Trans., JIM, 37(1996), 299303.
(23) T. Fukuda, S. Yoshida and T. Kakeshita: Scripta Mater., 68(2013), 984
987.
(24) Y.
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and R. Kainuma: Scripta Mater., 64(2011), 927930.
(25) W. Ito, K. Ito, R.Y. Umetsu, R. Kainuma, K. Koyama, K.
Watanabe, A. Fujita, K. Oikwa, K. Ishida and T. Kanomata:Appl. Phys. Lett., 92(2008), 021908.
(26) T. Fukuda, T. Kakeshtia and Y.H. Lee: Acta Mater., 81(2014), 121127.
(27) J. M. Nam, T. Terai, M. Mino, Y. Aikawa and T. Kakeshita:
Mater. Sci. Forum, 654656(2010), 146149.
(28) T. Sohmura, R. Oshima and F. E. Fujita: Scripta Metall., 14(1980), 855
856.
(29) R. Oshima, S. Sugimoto, M. Sugiyama, T. Hamada and F. E.
Fujita: Trans. Jpn. Inst. Metals, 26(1985), 523524.
(30) T. Fukuda and T. Kakeshita: Mater. Sci. Tech., 24(2008),
890895.
(31) S. Muto, R. Oshima and F. E. Fujita: Acta Metall. Mater., 83(1990), 685694.
(32) T. Yamamoto, M. Yamamoto, T. Fukuda, T. Kakeshita and H.
Akai: Mater. Trans., 51(2010), 896898.
(33) F. Xiao, T. Fukuda and T. Kakeshita: Acta Mater., 61(2013),
40444052.
(34) F. Xiao, T. Fukuda and T. Kakeshita: Appl. Phys. Lett., 102(2013), 161914.
(35) T. Fukuda and T. Kakeshita: Scripta Mater., 69(2013), 89
91.
(36) T. Yamaguchi, T. Fukuda, T. Kakeshita, S. Harjo and T.
Nakamoto: Appl. Phys. Lett., 104(2014), 231908.
(37) F. Xiao, T. Fukuda and T. Kakeshita: Mater. Sci. Forum, 738
739(2013), 3337.
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
1978 年

掛下知行北海道大学大学院理学研究科物理学専攻修士課程修了
2000年 大阪大学大学院工学研究科 教授
2010年 大阪大学 教育研究評議員
2011年 大阪大学大学院工学研究科長・工学部長(現在に至る)
専門分野材料科学
 極限状態(強磁場・高圧)下の物性，◯
 変位型相変◎◯態の組織・構造ならびにカイネティクスの解明，◯
d 電子系セラミックス(マンガナイト)ならびに f 電子系金属間化合物( DyCu ， DyAg )の磁性と電気伝 相安定性の電子論的解釈の基礎研究を主導特性，◯に行っている．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

本 多 記 念◆

プロジェクト研究報告｢大学連携特異構造金属・無機融合高機能材料開発共同研究プロジェクト活動紹介」◆

企画にあたって～6 大学連携 特異構造金属プロジェクトの背景と趣旨～
高 梨 弘 毅1

伊藤満2

片 山 聖 二3

田 中 信 夫4逢 坂 哲 彌5宮 原 裕 二61

東北大学金属材料研究所所長・教授(〒9808577 仙台市青葉区片平 2
11)
東京工業大学応用セラミックス研究所所長・教授
3 大阪大学接合科学研究所所長・教授
4 名古屋大学エコトピア科学研究所所長・教授
5 早稲田大学ナノ理工学研究機構機構長・教授
6 東京医科歯科大学生体材料工学研究所所長・教授
Preface to Special Issue on `Joint Research Project of 6 Institutes on Advanced Materials Development and Integration of Novel Structured
Metallic and Inorganic Materials'; 1Koki Takanashi, 2Mitsuru Itoh, 3Seiji Katayama, 4Nobuo Tanaka, 5Tetsuya Osaka and 6Yuji Miyahara(1Institute for Materials Research, Tohoku University, Sendai, 2Materials & Stuctures Laboratory, Tokyo Institute of Technology, Tokyo,
3Joining and Welding Research Institute, Osaka University, Ibaraki, 4EcoTopia Science Institute, Nagoya University, Nagoya, 5Institute for
Nanoscience & Nanotechnology, Waseda University, Tokyo, 6Instutute of Biomaterials and Bioengineering, Tokyo Medical and Dental
University, Tokyo)
Keywords: sustainable energy and environmental materials, electronics materials, biomedical materials, composite materials, joining and welding
2015年 2 月24日受理[doi:10.2320/materia.54.225]
2

2005 年度～ 2009 年度に実施された「金属ガラス・無機材「生体・医療材料」分野での実用化に不可欠な新技術開発の料接合技術開発拠点」プロジェクトは，東北大学金属材料研迅速化と格段の進展を図っている．また，本プロジェクトは究所，東京工業大学応用セラミックス研究所および大阪大学

文部科学省の特別経費事業としては初めての試みとして，国接合科学研究所の 3 大学 3 研究所が，それぞれの特徴を生立大学と私立大学が共同のプロジェクトを組んでおり，早稲

かして共通の課題に取り組んだ画期的なプロジェクトであっ田大学ナノ理工学研究機構内に主幹校東北大学の金属材料研

た．

究所東京分室を設置している．このような国立と私立の垣根

現在，上記 3 大学連携プロジェクトの研究成果をベースを越えた連携は組織編成上も特筆に値するものである．

として，さらに名古屋大学エコトピア科学研究所，東京医科

本 6 大学連携プロジェクトで設定している 3 つの材料開歯科大学生体材料工学研究所，早稲田大学ナノ理工学研究機

発分野は，我々国民の生活に直結する非常に重要なものであ構の 3 大学 3 研究所・機構を加えた「特異構造金属・無機る．超高齢化社会を迎える日本にとって，「生体・医療材料」

融合高機能材料開発共同研究プロジェクト」が 2010 年度～

への関心はますます高くなっている．さらに健全かつ持続可2015年度の予定で遂行されている．(以下， 6 大学連携プロ

能な社会を築き，先年の未曾有の大地震時に経験したインフジェクトと略称)

ラの機能不全からの脱却が期待できる「環境・エネルギー材

本 6 大学連携プロジェクトでは，金属材料に基づく新機料」，近年の通信技術の発達による情報時代をより快適かつ能材料開発を進める東北大学金属材料研究所と無機材料に基洗練されたものにする「エレクトロニクス材料」では，いずづく新機能材料開発を進める東京工業大学応用セラミックス

れの研究課題も早期の達成が期待されている．この問題解決研究所が接合・界面技術に特化した大阪大学接合科学研究所に向けて，プロジェクト内での共同研究，試料の相互提供なと連携して新たな材料開発を進めるとともに，環境・エネル

どを行い，研究者の交流を進めるため，年 2 回の連携成果

ギーに特化した名古屋大学エコトピア科学研究所，広範囲な報告会(国際会議 AMDI および公開討論会)，年数回の各分

エレクトロニクス材料の加工・デバイス化を得意とする早稲野会議，講習会を開催し，連携の醸成を図ってきた．発足か

田大学ナノ理工学研究機構，さらに我が国を代表する生体医ら丁 度一年 を経過 した 2011 年 3 月 に東日 本大震 災が起 こ

療材料研究機関である東京医科歯科大学生体材料工学研究所

り，主幹校である東北大学は甚大な被害を受け，一時的に研による新たな応用研究，用途開発が図られている．さらに，

究活動に停滞が見られたものの，関係者の努力により急速に6 大学 6 研究所・機構の有機的な連携研究により，新しい機回復し，連携 2～3 年目からは学術論文の共同執筆や知的財

能性材料の創製とその応用展開を行い，6 つの異なる学問分産の確保などの連携成果が順調に出始めた．

野の融合による学際横断的新材料分野および新学問体系の構

本 6 大学連携プロジェクトでは，設置目的も研究土壌も築と，「環境・エネルギー材料」，「エレクトロニクス材料」，

異なる各研究所が高機能材料の開発という目標に向かって共

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan同で事業を進めてきた．前身の 3 大学連携プロジェクト，

解いただき，皆様方のご支援，ご協力を賜りますようお願い

そして現在遂行している 6 大学連携プロジェクトを合わせ申し上げます．

ると通算期間は 11 年に上る．十年一昔と言われる通り，連携プロジェクト発足当時とは社会情勢も，技術動向も大きく(早稲田大学ナノ理工学研究機構は，2015年 4 月よりナノ・様変わりしている．我々はその時々で研究課題を見直し，常ライフ創新研究機構に移行しましたが，本稿では，原稿の受にその分野でのトップランナーを目指してきた． 2015 年度

理日の年度にあわせ，ナノ理工学研究機構に表記を統一しまには最終年度を迎え，特に出口が見え始めているものを中心

す．）に研究テーマの選択と集中を行い，一般社会に向けて成果を広く発信していくことも我々の重要な責務である．そこで，本特集では， 6 大学連携プロジェクトの主要 3 分野である「環境・エネルギー材料開発分野」，「エレクトロニクス材料開発分野」，「生体・医療材料開発分野」について，各分野リーダーが著者となり，最近得られてきた連携研究成果について概説する．さらに最近の活動報告として国際会議 AMDI
5 のイベント報告を行う．

本特集により，6 大学連携プロジェクトの研究活動をご理

高梨弘毅



伊藤

満

片山聖二

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
高梨弘毅
1986年 3 月 東京大学理学系研究科博士課程修了
同年 4 月 東北大学金属材料研究所助手
1994年 2 月 同助教授
2000年11月同教授
2014年 4 月同所長
専門分野磁性材料，スピントロニクス◎磁気ナノ構造における磁性と伝導の研究に従事．特にスピントロニクス材
料としての規則合金に興味がある．19945年にはドイツ・ユーリヒにて P.
Gr äunberg 教授(2007年ノーベル物理学賞受賞)と共同研究を行った．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

田中信夫

逢坂哲彌

宮原裕二

プロジェクト報告◆プロジェクト研究報告｢大学連携特異構造金属・無機融合高機能材料開発共同研究プロジェクト活動紹介」◆

環境・エネルギー材料開発分野の活動状況
山 浦 真 一 関 口 哲 志 余 語 利 信
東北大学金属材料研究所特任准教授
早稲田大学ナノ理工学研究機構教授
名古屋大学エコトピア科学研究所教授(〒4648603 名古屋市千種区不老町)
Research Progress on Materials for Environmental Protection and Advanced Energy of Enviroment and Energy Materials Development
Group; Shinichi Yamaura, Tetsushi Sekiguchiand Toshinobu Yogo(Institute for Materials Research, Tohoku University, Sendai.
Institute for Nanoscience and Nanotechnology, Waseda University, Tokyo. EcoTopia Science Institute, Nagoya University, Nagoya)
Keywords: fuel cell, metallic glass, energy harvesting material, magnetostriction, nanoporous catalyst, thermoelectric conversion
2015年 1 月20日受理[doi:10.2320/materia.54.227]

ペクトルにより，ハイブリッド膜はホスホン酸基，芳香環を

.

は じ

め

に

有し，ゾル・ゲル反応による SiO 結合を含有していた．さらに Si NMR 測定により，3 次元 SiO ネットワークが生成

6 大学連携特異構造金属・無機融合高機能材料開発共同していることが明らかとなった．この膜は，熱重量分析によ研 究プロジクト (以下 6 大 学連携プロジェ クトと略す)でると，室温から180°
Cまで吸着水分の脱離による数の重量は，環境・エネルギー材料開発研究を主要 3 分野のひとつ

減少を示すのみであり，中温域での安定性を有していた．ことして連携共同研究を行っている．本稿では，研究所間の共れは，膜中の 3 次元 SiO ネットワークがハイブリッド膜に同研究成果について，燃料電池材料，磁歪を応用した発電材

熱安定性を賦与しているためと考えられる．

料，触媒材料を中心に活動状況の一端を報告する．

相対湿度30及び100下におけるハイブリッド膜の各温度に対するプロトン伝導度を図に示す(1)．どちらの相対湿度

.

燃料電池材料の開発においても温度の上昇にともなってプロトン伝導度が上昇しており，相対湿度100下でも高い耐熱性を示した．これら

現在固体高分子型燃料電池に使用されているナフィオンにのハイブリッド膜を電解質膜として，図( a )に示す Ni65

代表されるパーフルオロスルホン酸ポリマー電解質膜は，高Cr15P16B4 金属ガラス溶射セパレータ(2) を用いて，膜電極接コスト，白金触媒の被毒などの問題点を有している．燃料電合体(図 3 ( b ))を組み立てた．この膜電極接合体に定電流 1池の作動温度を現在の約 80 °C から 120 ～ 150 °
C 程度の中温域mA を流した際のセル電圧の時間変化を検討した． 140 °C,まで引き上げるにより，これらの問題点が解決できる．白金

30RH の中温低加湿条件下で50時間作動させてもセル電圧

触媒は燃料水素ガス中の一酸化炭素により被毒し，活性が低の降下はほとんど観られなかった．金属ガラスセパレータを下する．しかし，電池作動温度を80°
Cから120°Cまで上昇さ用いた電池の 10 から 30 時間作動後の電池特性を図に示せると，燃料水素ガス中の一酸化炭素許容濃度は， 10 ppm

す．その電池は， 50 時間発電後に開回路電圧 0.85 V ，最大オーダーから 1000 ppm 程度まで増加する．また，低加湿下での電池作動は，電池システムの小型化や簡素化が可能となる．しかし，現在主流であるナフィオン膜は 80 °C 付近，
100 加湿下では高い性能を示すが， 100 °C 以上では伝導度などの特性が低下してしまう．そのため，中温域で使用可能な電解質膜が必要である．
本プロジェクトでは，名大エコトピア科学研究所と東北大金研でそれぞれ開発した中温域電解質膜と金属ガラスセパレータを用いて，膜電極接合体を作製し，検討している．不飽
和官能基を有するホスホン酸誘導体とアルコキシシラン誘導体を共重合した後，加水分解しゾル・ゲル反応により，シリカネットワークを生成させた．このようにして得られた無機・有機ハイブリッド膜の写真を図に示す(1)．赤外吸収ス

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan

図1

プロトン伝導性無機・有機ハイブリッド膜．



出力密度 5.1 mW / cm2 を示した．一方，カーボンセパレー
タを用いた電池の 50 時間発電後の開回路電圧は 0.59 V ，最. 鉄基磁歪合金を用いた新規振動発電デバイスの創製

大出力密度は 2.6 mW / cm2 であり，金属ガラスセパレータを使用した場合の方が電池性能が優れていた．

最近，電力供給を原発のみに頼らない脱原発・創エネルギ
ーの流れの中で，自然界の微少なエネルギーを回収し利用する“エネルギーハーベスト”技術が脚光を浴びている．エネ
ルギーハーベストは，今までならば捨ててしまっていたような自然界の僅かなエネルギーを電力に変換し，利用する．このうち，風力，太陽光，地熱は大規模発電技術が確立され系
統電源に接続可能であることから，エネルギーハーベストからは除外されることが多い．我々は環境発電の中で，微小な振動を電力に換える振動発電技術に着目し，研究を行っている．振動発電機構も逆磁歪発電，磁石の運動による電磁誘導
発電，静電気によるエレクトレット発電，強誘電体発電等，数多く提案されているが，我々は磁歪材料の逆磁歪効果によって誘導起電力を得る方法を採用した．図には磁歪合金の逆磁歪効果を利用した発電機構を簡単に示す(3)．中央の磁歪合金棒に衝撃を与えると，それに応じて瞬間的に周囲に磁場が発生し，合金棒に巻いたコイルで誘導起電力を得ることが出来る．合金棒には磁石が接触している．先行研究(4)でも述べられているが，磁石を近傍に設置すると効果が大きいよう

図2

ハイブリッド膜の伝導度の温度依存性．
(比は Si/P 組成比を表す)である．磁石を設置するのであれば，磁歪材料を用いずとも，磁化の大きい純鉄等を使用して同様のことが行えるのではないかと思われるかもしれないが，意外にも磁歪材料を使う効果は大きく，単に純鉄芯を用いるだけでは十分な発電は得られないことは，我々の予備実験でも分かってきており，
興味深い点である．
次に，本研究で使用する磁歪合金について述べる．現在，
Terfenol D ( Tb Dy Fe 合金)や Galfenol ( Fe Ga )が優れた

磁歪材料として知られている．TerfenolD, Galfenol はそれ
ぞ れ 約 2000 ppm ， 300 ppm の 極 め て 大 き な 磁 歪 量 を 示 すが，やや脆いこと，どちらも米国海軍主導で研究開発されてきたことから，日本国内での利用は限られていたようであ
図3

金属ガラスセパレータと膜電極接合体．

る．そこで我々は安価で使いやすい新しい磁歪材料候補として FeCo 合金に着目し，研究を進めてきた． Fe49Co49V2 合
金は優れた軟磁性材料としてパーメンジュールの名称で市販されているが， Co リッチ側組成で磁歪量が上昇することも知られている(5) ．図に Fe Co 二元合金の Co リッチ側組

図4



金属ガラスセパレータ使用膜電極接合体で測定したハイブリッド膜の電池特性．

図5

磁歪合金の逆磁歪効果を利用した発電原理．

プロジェクト報告

図7

図6

FeCo 合金鍛造材の(a)磁歪，(b)磁化特性(磁場1.2 T での飽和値)(6)．
S. Yamaura et al.: Mater. Sci. Eng. B, 193(2015), 121
129.

図8

本開発逆磁歪発電デバイスの発電特性．

PVDF 誘電膜を用いた発電デバイスの試作．左上床発電，右上 MEMS 試作，下気流による振動を利用した発電．

成における( a )磁歪量，( b )飽和磁化を示す(6) ．図 6 の最上

電は素材の共振を利用すると効率が最大化されると考えられ部に示した状態図に見られる通り，bcc 単相領域と bcc＋fccているが，自然界にはランダムな振動が多く，共振設計出来

混相領域の相境界付近で磁歪は最大値を示すことが分かる．

るような一定周波数の振動は限られている．本研究では 1

我々の研究では Fe25Co75 合金鍛造材で 100 ppm を超える

回の衝撃によるトータルの起電力は，波形を積分して約 250

磁歪量が得られた．本合金は，冷間圧延を施すことによって

mJ であった．簡単な適用例を図 7 の下側に示す．基本的に磁歪量は 140 ppm まで達することが国内外の研究で明らかは振動があればどこでも適用可能であるが，単発の振動ではにされており(6)(7) ，さらに Fe34Co66 合金薄膜で 260 ppm の得られる効果は小さいので，蓄電回路を併用し，数回の振動大磁歪が報告されており(8)，今後さらなる研究の進展が期待による発電を蓄積し，溜まった電気エネルギーを使用して省できる．一方，本合金の磁化は図 6(b)に示す通り，Co 量が電力機器を動かし，目的に応じて仕事をさせるのがエネルギ

増えると共に単純に減少しており，相組織にほとんど依存しーハーベスト機器の応用先になるであろう．

ないことが分かる．このように我々は比較的容易に作製可能

自立的に周囲の環境から電力を得て外部環境を計測し，無である Fe Co 合金系を使用し，振動発電体の創製に着手し線でデータ送信を行う自然・災害監視用モニタリングポス

た．

ト，橋梁・高層建築の健全性を常時監視するセンサシステム

図には，現在試作している新しい振動発電体のプロトタ

等，応用例の構想には枚挙にいとまがない．

イプ，出力波形，適用例を示した．基本的には図 5 に示し

図には，東北大・早大で試作を行っているもう一種類のた， Fe Co 合金芯材に振動による衝撃を加え，その歪み速振動発電体について紹介する．これは強誘電体であるポリフ

度に応じて誘導起電力を取り出す構造であるが，効率よく芯ッ化ビニリデン(PolyVinylidene DiFuluoride, PVDF)膜に引材を打突し，さらに振動が長く継続することによって，よりっ張り応力を加えた時に膜の表裏に生じる電位差を電気エネ

多くの電力が取り出せるように工夫した．一般的に，振動発ルギーとして利用する．高い電圧が得られるが， PVDF 膜

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Materia Japan

が高抵抗であるため，電流が小さいという欠点がある．これ

応を検討したところ，反応の主生成物として 1,4 ジフェニを克服するためには薄膜化して抵抗値を下げることが有効で

ルブタジインが高い収率で得られた(表)．しかし，再使用あり，これによって電圧は下がる一方で，電流は取り出しや回数が増えると反応収率は減少した．また，表面還元されたすくなる．この試みにも早大ナノ理工の得意とする MEMS

Pd ナノポーラス触媒を用いた場合，収率は減少した．そこ(Micro Electro Mechanical Systems)技術を活用し，PVDF

で， Pd ナノポーラス触媒の表面を XPS により分析した．

薄膜型振動発電体の創製を試みている(図 8 右上)．比較的1 H2/Ar ガス中，500°
C で 1 時間の還元処理を行う前後の柔軟な素材であるので，踏力(図 8 左上)，風力(図 8 下)やPd ナノポーラス触媒の Pd3d の XPS スペクトルを比較した

水力，着用して人の動き等を利用できるため，アイデア次第

ところ，還元後では， PdO に起因するスペクトルが消失しで用途が大きく広がるものと期待できる．

ていた．したがって， Pd ナノポーラス触媒表面に吸着された酸素がカップリング反応に影響していることが考えられる．

.

ナノポーラス触媒開発

触媒粒子の凝集による反応性の低下を抑制するために安定剤などが用いられた場合，反応溶液から触媒を取り出す際にパラジウムは様々なカップリング反応に用いられる触媒の複雑な操作を必要とする．しかし，今回用いた Pd ナノポー

一つであり，一般に Pd(PPh)4 のようなパラジウム分子としラス触媒は比較的大きく，さらに安定剤を必要としないたて用いられる．最近では，幾つかのパラジウム原子からなる

め，反応後の取り出しが容易である．加えて，メタノールに

小さなパラジウム粒子が触媒として開発されているが，これよる洗浄のみで再び用いることが出来，今回のグレーサー反らは容易に凝集してしまい，活性が低下してしまう．

応では 4 回の使用にわたって高い収率で 1,4 ジフェニルブ

東北大金研で作製した金属ガラスは，電気化学エッチングや化学エッチングによりナノポーラス金属材料にすることがタジインが得られた．
希少な資源である貴金属 Pd を用いても，合成反応後の生できる．金属ガラスから電気化学的手法などにより調製した成物から Pd ポーラス金属の分離・回収・再利用が極めて容

Pd ナノポーラス金属を用いて，触媒反応を検討した．

易であり，新規反応の開発により，省資源循環型社会に貢献

ナノポーラス Pd をホモカップリング反応であるグレーサ

するところが大きい．また，金属ガラス由来のポーラス構造

ー反応の触媒として用い，温和な条件下( 50 °C )での反応をを利用した特異的な反応も期待できる．現在，他のナノポー行った．図に触媒として使用した Pd ナノポーラス金属のラス金属を用いた触媒反応についても精力的に共同研究を進SEM 写真を示す(9) ． Pd 金属は，孔径が 10 から 20 nm のナ

めている．

ノポーラス構造を有していることがわかる．この Pd ナノポ

.

ーラス金属を用いて，フェニルアセチレンのカップリング反環境調和型高性能熱電材料の開発

莫大なエネルギー量を有するにも拘わらず利用されていな
い200°
C以下の低温廃熱から有効的に電力を回収するために
 200°
は，
C～室温付近の低温領域において性能が高く，
 素子を構成する材料が環境に害を与安価であり，さらに，

えない熱電発電素子が必要である．現状において室温付近で利用されている熱電素子には，有害で稀少な Te 化合物が利用されており，200°
C以下の低温で動作する新規熱電材料の開発研究は，元素戦略の観点からも重要である．名大エコト
ピア研と阪大接合研では，熱電材料の設計，開発とプラズマ溶射法を用いて，汎用型熱電素子を作製する研究を進めている．
図9

ナノポーラス Pd の微構造．

第一原理計算を駆使することで，安価で環境に優しい Al
MnSi 系で得られる C54相(Si2Ti 構造)が熱電材料として適した電子構造を有していることを見いだした(10) ．実際に試
表1

ナノポーラス Pd を用いるカップリング反応と収率．

2C6H5－C≡C－H → C6H5－C≡C－C≡C－C6H5
出発原料
生成物
番

号

1
2
3
4



触媒使用回数生成物の収率()

0
2
3
7

98
90
85
79

料を作製し，その物性を測定した結果，Al32Mn34Si34 およびAl33Mn34Si33 の組成で得られた C54 相単相試料でゼーベッ

ク係数の絶対値が最大で 300 mV / K を上回り，かつ，金属的な電気伝導を示すことを確認した(11)(12)．室温付近で実用化材料として利用されている(Bi, Sb)2Te3 系材料のゼーベッ
ク係数の絶対値が 200 mV/K 程度であることを考慮すると，
AlMnSi 系 C54 相が熱電材料として有望であることが理解される．熱電素子の性能を示す指標である無次元性能指数

プロジェクト報告

手法を検討し，カーボン担持メソポーラスシリカの酸素還元活性などを明らかにしている．高い環境触媒性能を目指した
セリア・ジルコニア系酸化物や 3 次元構造を制御した酸化物燃料電池の開発も行っている．これらは，阪大接合研や東工大応セラ研との共同研究であり，環境・エネルギー材料分
野では，さらに多くの成果が得られると期待している．

文

献た(13)．特に，図に示すように n 型材料で得られた無次元( 1 ) T. Hoshino, M. Hattori, M. Moriya, W. Sakamoto and T.
Yogo: Proceedings of the 3rd Internal. Sym. Adv. Mater. Develop. Integ. Novel Struc. Matal. Inorg. Mater., (AMDI3),(2012), 7
60.
( 2 ) S. Yamaura, K. Katsumata, M. Hattori and T. Yogo: Mater.
Trans., 54(2013), 13241329.
( 3 ) 瀧口 徹ら第31回センサシンポジウム講演概要集(2014年10月21日，くにびきメッセ，松江)，21pm3PS022.
( 4 ) 上野敏幸環境発電ハンドブック，エヌ・ティー・エス社
刊，(2012), 138145.
( 5 ) Y. Masiyama: The Science Reports of the Tohoku Imperial
University, 1st series, 21(1932), 394410.
( 6 ) S. Yamaura et al.: Mater. Sci. Eng. B, 193(2015), 121129.
( 7 ) R. Bozorth: Ferromagnetism IEEE Press Chapter, 13(1993),
595712.
( 8 ) D. Hunter et al.: Nature Commun., 2(2011), 518.
( 9 ) M. Hattori, W. Sakamoto, T. Yogo, W. Zhang and S. Yamaura:
Proceedings of AMDI3, (2012), 763.
(10) T. Takeuchi, Y. Toyama and A. Yamamoto: Mater. Trans., 51(2010), 11271136.
(11) Y. Toyama, H. Hamaza, R. Asahi and T. Takeuchi: J. Elec.
Mater., 40(2011), 10521056.
(12) A.Yamamoto and T. Takeuchi: J. Elec. Mater., 41(2012),
17431748.
(13) A. Yamamoto, H. Miyazaki and T. Takeuchi: J. Appl. Phys.,
115(2014), 023708.

性能指数の値からは，低温排熱領域で Al Mn Si 系 C54 相★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

図 10

Al37.0Mn26.0Ru3.0Re3.0Fe1.0Si30.0C54 相 の ZT の 温
度依存性．

ZT として得られた値は，(Bi, Sb)2Te3 系材料が示す値 ZT～ 1 よりも遥かに小さく， Al32Mn34Si34 において 0.07 ( 500
K ) , Al33Mn34Si33 において 0.02 ( 400 K )であった．不純物準位をフェルミ準位近傍に形成しない， Re と Ru (いずれもMn サイトを置換)を選択し，また， Mn を Fe あるいは Cr

で部分置換することで，キャリア濃度の調整を行い，重元素部分置換により，AlMnSi 系 C54 相の電子物性に影響を与えずに，格子熱伝導のみを低下させることに成功した．
無次元性能指数は， n 型である Al37Mn26Ru3Re3Fe1Si30 に
お いて ZT ～ 0.41 ( T ＝ 580 K )に， p 型である Al37Mn25Ru3
Re3Cr2Si30 に お い て ZT ～ 0.12 ( T ＝ 540 K ) に ま で 増 大 しが極めて有望な次世代熱電材料であることがわかる．さらに薄膜化技術を利用して，体温から発電する素子や特定の気体を検出するセンサー素子を開発する研究を進めている．

.

お わ

り

に

山浦真一
1999年 東北大学大学院工学研究科博士後期課程修了
2000年 東北大学金属材料研究所新素材設計開発施設助手
2008年10月 東北大学金属材料研究所 NEDO 特別講座准教授
2012年 3 月現職
専門分野非晶質材料工学，粒界工学◎非晶質合金を用いた環境・エネルギー機能材料開発とその応用に従事．最
近は結晶質合金の粒界工学的手法を用いた特性改善にも興味がある．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

6 研プロジェクトの環境・エネルギー材料開発分野では，以上に述べた共同研究の他にも，様々な共同研究を進めている．
例えば，名大エコトピア研ではソリューションプラズマを用いた複合触媒システムの開発を行っている．ソリューショ
ンプラズマを用いて，メソポーラスシリカを合成し，メソポーラス内部にカーボン，単体金属，合金ナノ粒子を担持する

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan

山浦真一

関口哲志

余語利信




◆

プロジェクト研究報告｢大学連携特異構造金属・無機融合高機能材料開発共同研究プロジェクト活動紹介」◆

エレクトロニクス材料開発分野の活動状況
川原田 洋 神 谷 利 夫
早稲田大学教授大学院先進理工学研究科ナノ理工学専攻(〒1698555 東京都新宿区大久保 341)
東京工業大学教授応用セラミックス研究所
Research Progress on Materials for MEMS and Electronics Devices of Electronics Materials Development Group; Hiroshi Kawarada andToshio Kamiya(Graduate School of Advanced Science and Engineering, Waseda University, Tokyo. Materials & Structures Laboratory, Tokyo Institute of Technology, Tokyo)
Keywords: piezoelectric materials, carbon nanotube(CNT), biosensing, aIGZO TFT, topological insulator
2015年 3 月 2 日受理[doi:10.2320/materia.54.232]

.

マイクロエレクトロメカニカルシステムデバイス
用無鉛圧電セラミックス薄膜

有害元素含有材料の使用に関する規制が，欧州を中心に進められている．現在製品化されている圧電体セラミックス材
料は鉛系酸化物の Pb(Zr, Ti)O3 (PZT)系が中心なため，無鉛圧電材料の開発は急務である．種々の無鉛材料の中で(K,Na)NbO3 (KNN)は，比較的高いキュリー温度と優れた圧電特性を有する化合物として注目されている．名古屋大学エコ

図1

トピア科学研究所は，高均質，精密な組成制御が容易で，低微細加工後のカンチレバー型( K, Na ) NbO3 系薄膜の電子顕微鏡写真．

温合成が可能な金属有機化合物前駆体溶液での化学プロセスにより，KNN 系化合物の薄膜化を行っている．所望の特昇が起こり易く，そのような高温環境下では半導体デバイス性を得るための KNN 薄膜の特性制御のため， KNN に異種の性能低下も懸念され，接合技術なども含めたデバイス内の元素を置換あるいはドープする．多価イオンとなる Mn の各要素技術の高度化も不可欠となっている．現在，このようドープでは，大きな問題である電気絶縁性の低下を解決してな接合部には有害物質である Pb を含む高融点はんだ( Pb いる．その機構は，Mn2＋ あるいは Mn3＋ の状態で薄膜中に5Sn など)が主に用いられているが，環境意識の高まりか存在する Mn イオンにより薄膜中のキャリアがトラップさ

ら，有害物質を含まない代替材料とその接合プロセスの確立

れ，絶縁性の向上が得られる(1)．現在，早稲田大学ナノ理工が喫緊の課題の一つとなっている．そこで，大阪大学接合科学研究機構と共同で発現する特性の評価と薄膜のデバイス化学研究所は，早稲田大学ナノ理工学研究機構との共同研究を目指した検討を行っている．KNN 系薄膜における電界誘で，パワーデバイスなどに使用されている高鉛含有はんだ

起歪み特性をはじめとした様々な電気的特性の解析，微細加(Pb5Sn,

工がその特性に及ぼす影響について，材料技術とデバイス加の代替接合プロセスの確立などを目的とし，新たなナノポー工技術を融合したカンチレバー型アクチュエーターの開発

ラス構造を利用した微細接合技術の構築に取り組んでいる．

(図)，さらには振動など自然エネルギーの電気エネルギー

これまでに AuAg 合金より作製した Au ナノポーラス材料への変換計測への展開を進めている．

(図)を利用し，接合プロセスを制御することで，Cu/Cu 接Pn10Sn はんだなど)の代替材料，及びそのため

合や Au めっき/Au めっき接合が可能であり，高鉛含有はん.

ナノポーラス構造を利用した微細接合技術

だと同等の 20 MPa 以上の接合強度を得られることなどを明らかにしてきた(2)(3)．

電力エネルギーの効率と再生可能エネルギーの比率を高めるため，パワーモジュールやエネルギーモジュールが注目されている．パワーモジュールは動作時に電流を制御するた.

カーボンナノチューブによる SiC パワー半導体用
電極

め，大電流を制御するほど発熱量が大きくなり，またモジュールの小型化・軽量化では部品等の高密度搭載により温度上

名古屋大学エコトピア科学研究所で開発された SiC 表面

プロジェクト報告

図2

図3

CNT/SiC 界面の接触抵抗の評価．
カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ と SiC と の 接 触 抵 抗
rcCNT SiC を求めるうえで他の抵抗成分からの分離が必要であるが，接触面積 Sisland の異なる領域の面積依存項から導出される．

図4

ソフトコンタクトレンズ型グルコースセンサの外観写真．

Au ナノポーラス材料表面構造の一例．

分解法で作製した高密度垂直配向カーボンナノチューブ(CNT on SiC)は，～1012 cm－2 もの非常に高い本数密度の稠
密な CNT フォレストである．早稲田大学ナノ理工学研究機
構は，この CNT フォレストが，高熱伝導率と高電流密度が必要なパワー半導体用電極として利用出来ると考え，名古屋
大学エコトピア科学研究所と共同で CNT/SiC 界面における電気特性を初めて調査した． CNT は金属的に振る舞い，
4HSiC との界面でショットキー障壁を形成する．一般的にワイドバンドギャップ半導体である SiC は金属とのショッ
トキー障壁が 1.0 eV 以上と高く，オーミック接合が難し
い．したがって，CNT/SiC 界面の接触抵抗の評価およびそれからショットキー障壁を求めることが，CNT フォレスト
をパワーデバイスの電極に応用するうえで不可欠な情報となる．そこで CNT/SiC 接触面積を変化させた図のような構どに対しても薄膜電極の剥離や，クラック形成はなく，電極造で，AFM プローブを用いた電気特性から接触抵抗を求めと PDMS との高い密着性が確認されている． GOD 触媒反た．この結果から熱電電子放出モデルより CNT/SiC 界面の応で生成する過酸化水素を電気化学的に検出し，グルコース

ショットキー障壁高さが 0.4 0.5 eV であることを初めて見濃度を計測する．センサの invitro での特性評価の結果，涙出した．この値は， 3 eV 以上のバンドギャップを持つ SiC

液 グ ル コ ー ス 濃 度 ( 0.05 0.36 mmol / L ) を 含 む ， 0.03 6.0

としては非常に低い値で，実用化されている Ni シリサイ

mmol/L の範囲でグルコースを定量化可能であった．日本白ド/ SiC 界面の障壁と同程度であることがわかった．電流密色種家兎の眼部にセンサを装着し，ブドウ糖の経口投与によ度，熱伝導度では CNT が Ni シリサイドをはるかに上回るる涙液グルコース濃度をモニタリングし，血糖値の変化と比ため，この共同研究の成果は，SiC 半導体が大電流密度で最較したところ，涙液糖の濃度は約 8 分の時間遅れで血糖値

大性能を発揮するうえで今後の発展が期待される(4)．

変化に追従し，涙液測定による血糖値の非侵襲連続評価の可能性を示すことができた．

.

ソフトコンタクトレンズ型バイオセンサによる涙液グルコース計測.

フレキシブルデバイス用半導体・プロセス

東京医科歯科大学生体材料工学研究所は，涙液中に含まれポリマーフィルムなどフレキシブル基板の上に機能性デバ

るグルコースを測定可能なソフトコンタクトレンズ型バイオイスを実装したフレキシブルデバイスは，次世代の情報機器

センサを開発している．血糖値との相関が報告されている涙のみならず，エネルギー，医療分野にわたる幅広い応用の可液グルコースに着目し，生体適合性材料をもとに MEMS 技

能性を秘めている．大阪大学接合科学研究所では，図に示術を用いてソフトコンタクトレンズ型バイオセンサを作製すような，スパッタ放電に低ダメージ高密度プラズマを重畳し，家兎の眼部にて涙液グルコースの in situ 測定および血したハイブリッドプラズマ製膜法ならびにソフトな表界面プ

糖値評価を進めている(5)．ソフトコンタクトレンズ型グルコ

ロセス技術の開発により，フレキシブルデバイス創成に向けースセンサは， polydimethylsiloxane ( PDMS )上の Ti 製のたプロセスの実現を目指している．これまでに，室温からステンシル上の Pt 及び Ag によるフレキシブル電極とし，150°C程度までの低温に保った状態でも，微結晶シリコン薄

グルコース酸化酵素を電極感応部に，生体適合性を有する機膜や高移動度のアモルファス酸化物( a In Ga Zn O:能性高分子 PMEH(poly(MPCcoEHMA))を用いて包括固IGZO )薄膜トランジスタ( TFT )を形成できることを示して定化している(図)．柔軟性に富み，曲げ応力による変形なおり，さらなる性能向上を目指している(6)(7)．

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Materia Japan

a




図5

低ダメージ高密度プラズマハイブリッド製膜シス
テム．

図7

垂直磁化多層膜/強誘電体へテロ構造と電界による磁化スイッチング特性．

まで，磁化配向を制御するためには，電流を用いて局所磁場を生成したり，スピントランスファートルクを利用したりする方法が広く用いられてきたが，更なる低消費電力化のためには，電流を用いずに電界により磁化配向を制御する必要がある．
本研究では，強磁性薄膜と強誘電体 BaTiO3 とのヘテロ構造において，電界を印加することにより駆動される強誘電体
図6aIGZO の電子・欠陥構造．

の ac ドメイン壁の移動と，それに伴う界面ひずみの高効率な伝播により，強磁性薄膜の磁気異方性を変調し，磁化配向を制御するための手法の開発を行っている．本手法を用いる

東京工業大学応用セラミックス研究所では，aIGZO 薄膜ことにより，強磁性体として Fe を用いた場合には，強磁性中の欠陥種の解析，形成過程， TFT の不安定性の原因など

体の磁壁と強誘電体のドメイン壁とが強く結合し，電界によを調べ，高性能アモルファス酸化物半導体 TFT の低温形成

り磁壁を可逆的に移動させることが可能であることを実証しを目指している．図にこれまでにわかっている電子構造・た．また，強磁性体として垂直磁化多層膜を用いることで，欠陥構造を示す．aIGZO TFT が高移動度(＞10 cm2/(Vs))

電界による垂直面内磁化配向制御，さらには 180 度磁化反を示すことからわかるように，伝導帯側の欠陥密度は低い一転制御が可能であることも実証している(図)．

方，価電子帯側に高密度の欠陥(価電子帯直上欠陥)が存在す
ることがわかった．このような深い欠陥は TFT の静特性に.

グラフェンを超える新世代電子材料の開発は影響を与えないが，応答性，安定性で重要になる．この価電子帯直上欠陥の原因として，酸素欠損，弱結合酸素，

グラフェンはディラック電子と呼ばれる重さゼロの 2 次

OH 基があることがわかっている．特に， a IGZO は 1020

元電子状態をもち，シリコンを超える次世代電子材料として

cm－3 を超える不純物水素を含み，これが 200 °C 以下の低温

注目されている．しかし，単原子層の場合にこのような特性でも脱離するなど，aIGZO の電気特性が低温熱処理で大きが得られるため，大面積合成が困難であること，デバイス構く変化することや a IGZO TFT の実用プロセスでは 300 ～造を作った際に本来の特性が出ないことが問題になってい400°
Cの熱処理が必要なことの大きな要因となっている(8)．

る．東京工業大学応用セラミックス研究所では，合成も容易
でグラフェンを凌駕することが期待される「トポロジカル絶.

強磁性体/強誘電体へテロ構造における磁化配向の電界制御

縁体」の研究に取り組んでいる．種々材料の大型単結晶育成技術を確立し， Bi2Se3 結晶の表面にグラフェンと同様な 2次元ディラック電子状態が存在すること，トポロジカル絶縁

東京工業大学応用セラミックス研究所では，強磁性薄膜と体の表面に出現するディラック電子状態は乱れに強いこと，

強誘電体とのヘテロ構造における界面ひずみ伝播特性を利用

磁性との相互作用で異常量子ホール効果を生み出す新奇な電した磁化配向の電界制御技術の開発に取り組んでいる．これ

子状態を生じることなどを世界に先駆けて実証した(図)．



プロジェクト報告

図9
図8出力波形の例と LED 発光の様子．

トポロジカル絶縁体における特異な電子状態．

文

更に，外部電圧によってナノスケールでトポロジカル表面状献態を制御し記録できるという機能や，クーロンポテンシャルと外部磁場によってスピン磁化のナノ空間分布を創製し制御できるという手法も発見した．最近は，これまでに見出されていない新しい種類のトポロジカル絶縁体の物質開拓にも力を注いでおり，その一例として，電流ではなく電場によって磁化を発生できるなど新奇なデバイス機能が期待される「極性トポロジカル絶縁体」の開発に成功している．

.

FeCo 系合金を応用した小型発電デバイス

早稲田大学ナノ理工学研究機構は，東北大学金属材料研究所が開発した FeCo 系合金を用いて Energy Harvesting に応用可能な小型発電デバイスを開発している．Energy Harvesting は環境発電と翻訳され，従来捨てられていた周囲の微弱なエネルギー(振動・熱・風力・光等)を電気に変換して有効活用しようというものである．本研究ではこのうち振動発電に着目し，FeCo 系合金の磁歪効果を利用して，逆磁歪効果
による小型発電デバイスを作製し，実用化を目指している(9)．

( 1 ) T. Matsuda, W. Sakamoto, B. Y. Lee, T. Iijima, J. Kumagai,
M. Moriya and T. Yogo: Jpn. J. Appl. Phys., 51(2012),
09LA03.
( 2 ) H. Mimatsu, J. Mizuno, T. Kasahara, M. Saito, H. Nishikawa,S. Shoji: Jpn. J. Appl. Phys., 52(2013), 050204.
( 3 ) K. Matsunaga, M. S. Kim, H. Nishikawa, M. Saito and J. Mizuno: Proc. of 5th Electronics SystemIntegration Technology
Conference, September 1618, Helsinki, (2014), CDROM.
( 4 ) M. Inaba, K. Suzuki, M. Shibuya, C 
Y. Lee, A. Hiraiwa, Y.
Masuda, N. Tomatsu, W. Norimatsu, M. Kusunoki and H.
Kawarada: Appl. Phys. Lett., 106(2015), in press.
( 5 ) M. X. Chu, K. Miyajima, D. Takahashi, T. Arakawa, K. Sano,
S. Sawada, H. Kudo, Y. Iwasaki, K. Akiyoshi, M. Mochizuki
and K. Mitsubayashi: Talanta, 83(2011), 960965.
( 6 ) K. Takenaka, Y. Setsuhara and A. Ebe: Jpn. J. Appl. Phys., 52(2013), 11NB05.
( 7 ) K. Takenaka, et al: Jpn. J. Appl. Phys. (2014), submitted.
( 8 ) T. Miyase, K. Watanabe, I. Sakaguchi, N. Ohashi, K. Domen,
K. Nomura, H. Hiramatsu, H. Kumomi, H. Hosono and T.
Kamiya: J. Solid State Sci. Technol., 3(2014), Q3085.
( 9 ) T. Nakajima, T. Takeuchi, I. Yuito, K. Kato, M. Saito, K. Abe,T. Sasaki, T. Sekiguchi and S. Yamaura: Mater. Trans., 55(2014), 556
560.

本研究では，以下のようにして小型発電デバイスを試作し★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

た．始めに FeCo 系合金ワイヤーを切断し，ウレメット線を本デバイスでは，FeCo 系合金の打刻によって生成される

川原田 洋
1985年 3 年 早稲田大学大学院理工学研究科博士課程修了
1986年 4 月 大阪大学工学部助手
1990年 4 月 早稲田大学理工学部助教授
1995年 4 月現職
専門分野電気電子工学/電子・電気材料工学◎ダイヤモンドやカーボンナノチューブを利用し，超高速，ハイパワーのト
ランジスタ，高感度なナノ・バイオセンサ，超伝導素子の開発に従事．

磁場をコイルによって電圧に変換し電力として出力する．本★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

巻いてコイルを作製する．次にコイルをアクリルパイプに組み込んで樹脂を充填し，打刻治具と一体化させた．最後にキ
ャップを被せることで完成となる．

デバイスを駆動させた場合の出力波形を図に示す．本デバ
イスは，負荷 1 kQ で出力電圧 Vpp が 20 V を超え，電力として 200 mJ を越える出力を得ており，実際に白色パワー
LED 5 個を同時に光らせることに成功している．本研究は環境・エネルギー分野紹介と重複するが，エレクトロニクス
早大グループでデバイス試作を進めているため，本稿でも紹介した．本研究成果は JST の新技術説明会で発表し，企業

川原田 洋

神谷利夫

への技術移転を計画している．今後は，小型発電デバイスを応用して，電池を使用しない赤外線リモコンや無線通信等の実用化に向けた研究を行っていく予定である．

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan




◆

プロジェクト研究報告｢大学連携特異構造金属・無機融合高機能材料開発共同研究プロジェクト活動紹介」◆

生体・医療材料開発分野の活動状況塙隆 夫 新 家 光 雄

東京医科歯科大学生体材料工学研究所教授(〒1010062 東京都千代田区神田駿河台 2310)東北大学金属材料研究所教授
Current Status of Biomedical Materials Development Group; Takao Hanawaand Mitsuo Niinomi(Institute of Biomaterials and Bioengineering, Tokyo Medical and Dental University, Tokyo, Institute for Materials Research, Tohoku University, Sendai)
Keywords: biomedical material, medicine, dentistry, metallic glass, titanium, surface treatment
2015年 1 月 6 日受理[doi:10.2320/materia.54.236]

ト)の約80を占めている．しかし，生体適合性，生体機能.

生体・医療材料開発分野の目標性の面での課題が多い．特異構造金属の中心をなす金属ガラ
スは，その構造に依存して，結晶金属よりも高耐食性，高強金属基盤材料および高機能セラミックスは，多くの医療用度，低ヤング率を有していることから，安全性が高く，骨とデバイスに使用され，その必要性はますます増加している．

の力学的適合が優れており，インプラントとして使用する際

しかし，生体適合性，生体機能性の面で課題が多いため，こに部材を小型化できる．これに骨形成促進，軟組織接着，タれを解決することが医療における治療効果・効率の大幅な改

ンパク質吸着抑制，血栓形成抑制，バイオフィルム形成防止

善，患者の負担軽減，低侵襲性の確保， QOL の向上に不可
欠である．
そのため，生体・医療材料開発分野では，研究開発目標として，下記を設定した．
 これまでの 3 大学での研究開発成果と，東京医科歯科◯

大学独自の材料開発技術および生体機能付与技術を加えることで生体・医療用材料としての性能を高める．
 材料の生物医学的評価技術を駆使して適正に評価し，そ◯の結果を材料設計にフィードバックすることで高機能材料の開発を目指す．
 異なる分野の融合による新たな材料科学の学問体系を確
◯

立する．
図1

 医歯学の発展と高福祉社会の実現に貢献できる学術研究◯

生体・医療材料開発分野の実施体制．

機能の充実を図る．
これらにより，特異構造金属・無機融合高機能材料の迅速な実用化が可能となり，研究拠点の相互の活用により実用化促
進に大きく貢献できる．
本事業では，生体・医療材料として必要な高強度・高耐食性・低弾性率・磁性機能を有する特異構造金属および高機能
セラミックスに関する全国共同利用 3 研究所(東北大金研・
東工大応セラ研・阪大接合研)の連携による基礎的研究成果を基に，名大エコ研のエネルギー・環境対応技術，早大ナノ理工の電子デバイス技術を融合して医科歯科大生材研の保有する生体機能化理論・技術を活用し，生体・医療用材料・デバイスの開発研究を行うことで，新学問体系の確立と共に若手人材を養成する(図参照)．
例えば，金属基盤材料は，優れた強度と靭性から多くの医療用デバイスに使用され，体内埋入型デバイス(インプラン



図2

共同研究による金属ガラス生体機能化の目標例．

プロジェクト報告といった生体機能を付与することにより，高性能医療用部材の設計が可能となる．すなわち，図に示すように，東北大で作成した Ti 基金属ガラスに対して，阪大でレーザーによる表面加工を行い，医科歯科大で生体機能化と評価を実施す
る，またレーザー表面加工後に東工大で水熱処理を行い，医科歯科大で骨形成能を細胞評価する．

.

生体・医療材料開発分野による講習会開催

2010 年度から開始した生体・医療材料開発分野では，各機関代表者による会議，分野参加者全員の会議を開催するとともに，各機関間での個別ミーティングを随時行って，研究の進め方，研究の軌道修正，研究結果についての議論を行っ
てきた．

図3

共同研究，各機関による研究開発課題．

2011 年度からはこれらに加えて，分野主催の細胞および動物による材料評価に関する講習会を実施している． 2011年 8 月 3 日には，医科歯科大生材研で，高久田和夫教授(医

生体活性向上について明らかになりつつある．また，「生体科歯科大)を講師とした「動物実験の基本と規制」に関する

用 Ni および Be フリー Zr 基金属ガラスの開発(東北大，東講習会並びに懇親会を行い，動物実験実施上の注意，法規制

工大，阪大，医科歯科大)」が実施されている．

などについて学び，学生も交えて議論を深めた． 2012 年 73 機関間での共同研究では，「多孔質 Ni フリー Ti 基金属

月 25 日には，同会場で材料の細胞評価に関する講習会を，ガラスの作製(東北大，東工大，医科歯科大)」を実施し，右田聖特任助教(医科歯科大)と中村美穂准教授(医科歯科大)Ni を含有せず安全性の高い金属ガラス多孔体の開発に成功

を講師として開催した． 2013 年 7 月 19 日には，東北大金研した．また，「Zr 基金属ガラスの作製とフェムト秒レーザー

で材料の動物および細胞を使用した生物学的評価に関する講

照射および水熱電気化学処理による構造制御による生体活性習会を，黒田健介准教授(名大)と鈴木治教授(東北大)の両講化(東工大・阪大・東北大)」，「Zrbased BMGs and the com-

師によって開催し，開発材料における細胞及び動物による評

posites with potential for biomedical applications(東北大，東価の実際について学んだ． 2014 年 7 月 28 日には，名大エコ

工大，阪大)」，「MgZn 基金属ガラスの磁化率の生体利用を研で，小幡亜希子講師(名工大)と中野貴由教授(阪大)を講師考慮した添加元素の影響(東北大，名大，医科歯科大)」が実として，材料の細胞評価，動物評価の具体的事例に関する講施された．

習会を実施した．毎年の講習会によって，細胞および動物を

2 機関間では，「 Zr 基バルク金属ガラスによる MRI アー

使用した研究に関する知識は深まり，講師に対する質問も年

チファクト防止のための磁化率評価と生体擬似環境での腐食々鋭さを増している．

挙動解明(東北大，医科歯科大)」，「精密合成酸化物薄膜の生体応用(東工大，医科歯科大)」，「高耐食性 Zr バルク金属ガ

.

研究開発動向ラスの開発(医科歯科大，東北大)」，「イオントフォレーシス
用電極材料としてのアルギン酸ゲルの有効性―ラット摘出皮共同研究や機関ごとで実施されている研究課題を図にま膚の場合―(医科歯科大，東北大)」，「 Ti 基金属ガラスの生とめる．研究対象材料は，金属ガラス( Ti 基合金， Zr 基合体活性化に向けた水熱電気化学プロセスの最適化(東工大，金)， Ti 及び Ti 合金，ステンレス鋼， Co Cr 合金， Zr 合東北大)」，「陽極酸化による Ti 29Nb 13Ta 4.6Zr ( TNTZ)

金，ジルコニア，チタニア，マグネシア，マグネタイト，リ

合金表面へのナノ構造形成と生体活性化(東工大，東北

ン酸カルシウム，有機物である．これらの構造構築，性能向大)」，「TNTZ 合金の水熱処理による骨伝導性の向上(名大，上，表面改質，複合化によって，骨形成促進，血液適合性，

東北大)」，「生体用チタン基金属ガラス合金の開発(東北大，血管内皮細胞適合性，力学的適合性，破壊靱性値，安全性，

医科歯科大)」，「ジルコニウム基を中心とした生体適合低磁抗体との結合性の向上と MRI アーチファクトの低下が確認

性の金属ガラスの開発(東北大，医科歯科大)」，「シランカッされている．これらの生体機能向上によって，広範囲な体内

プリング処理を施した生体用 b 型チタン合金と医療用高分

埋入部材(インプラント)及び診断デバイスへの適用が期待で子との密着強度(東北大，医科歯科大)」，「 Zr Mo 合金の磁きる．

化率と機械的特性に及ぼす熱処理および Al 添加の影響(東4 機関間での共同研究としては，「生体用 Ti 基バルク金属

北大，医科歯科大)」，「生体適合性向上のためのフェムト秒

ガラスの開発と生体活性向上のためのレーザー表面処理(東レーザー照射による酸化チタン膜への周期的微細構造形成

北大，東工大，阪大，医科歯科大)」が実施され，金属ガラ(阪大，医科歯科大)」(図)，「ガストンネル型プラズマ溶

スに対するフェムト秒レーザー照射と水熱電気化学法による射による高機能生体インプラント材料の開発(阪大，医科歯

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan




図4

図6

Ti 基金属ガラス表面処理後の断面図( a ) 水熱法，(b) 電気化学法および(c) 水熱電気化学法．

図7

Ti 29Nb 13Ta 4.6Zr 合金酸化物ナノチューブ(a) 上面，(b) 側面．

細胞試験前の酸化チタン膜表面 SEM 観察像(a) フェムト秒レーザー照射部および(b) レーザ
ー未照射部．細胞試験後の酸化チタン膜表面蛍光顕微鏡画像(c) フェムト秒レーザー照射部および(d) レーザー未照射部．

展が期待される．この他に，多くの各機関独自の研究が実施されている．

.
図5

チ タ ニ ア ( TiO2 ) ク リ ス タ ル の 高 次 構 造 制 御 と(001)面 TiO2 ナノシート．

お

わ

り

に

生体・医療材料開発分野では，金属材料，セラミックス材
料およびこれらの複合材料に対して，生体機能性と生体適合性を付与するための技術とその評価方法に関する研究を行っ科大)」，「生体・医療用ナノクリスタルの高次構造制御と特ている．また，各研究所で実施している研究に加えて，2 大異接合(阪大，医科歯科大)」(図)，「酸化チタン膜へ形成

学，3 大学，4 大学間での多くの共同研究を実施することでしたフェムト秒レーザー誘起周期的微細構造の細胞伸展への各機関のシーズを融合し，実用化に結びつける努力を続けて効果(阪大，医科歯科大)」，「表面仕事関数を制御された酸化いる．

マグネシウム薄膜(東工大，医科歯科大)」，「チタン基金属ガ★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

ラスの生体埋入評価(東北大，医科歯科大)」，「多糖類ゲルを堆積させたイオントフォレーシス電極の作製と電気特性評価(東工大，医科歯科大)」，「水熱電気化学法による TNTZ 合金の生体活性化処理(東北大，東工大)」(図)，「ナノチューブ構造を有する TNTZ 表面への電解析出法によるハイド塙 隆夫
1981年 北海道大学工学部金属工学科卒業
1993年 徳島大学歯学部助教授
1998年 物質・材料研究機構生体材料研究センター副センター長
現職
2004年 7 月専門分野生体材料学◎医療用金属材料および表面処理法の研究に従事．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

ロキシアパタイトの均一コーティング(東北大，東工大)」(図)，「 Zr の機械的特性に及ぼす Cr および N 添加の影響(東北大，医科歯科大)」，「表面微細構造をもつ TNTZ 合金のセグメント化ポリウレタンによる修飾(東北大，医科歯科大)」，「ダイヤモンドナノ粒子複合化アモルファス TiO2 皮膜の摩耗特性(東北大，名大)」が挙げられる．また，「酸化物表面における生体分子の吸着挙動(東工大，医科歯科大)」

塙

隆夫

新家光雄

のような，生体適合性の根源に関わる基礎的研究は今後の進

プロジェクト報告◆プロジェクト研究報告｢大学連携特異構造金属・無機融合高機能材料開発共同研究プロジェクト活動紹介」◆

The 5th International Symposium on Advanced Materials
Development and Integration of Novel Structured Metallic
and Inorganic Materials (AMDI5)の開催報告
堤祐 介 塚 本 雅 裕 山 浦 真 一

東京医科歯科大学生体材料工学研究所准教授(〒1010062 東京都千代田区神田駿河台 2310)大阪大学接合科学研究所准教授
東北大学金属材料研究所特任准教授
Overview of the 5th International Symposium on Advanced Materials Development and Integration of Novel Structural Metallic andInorganic Materials (AMDI5); Yusuke Tsutsumi, Masahiro Tsukamotoand Shinichi Yamaura(Institute of Biomaterials andBioengineering, Tokyo Medical and Dental University, Tokyo. Joining and Welding Research Institute, Osaka University, Ibaraki.
Institute for Materials Research, Tohoku University, Sendai)
Keywords: sustainable energy and environmental materials,electronics meterials, biomedical materials, composite materials, joining and welding
2014年12月25日受理[doi:10.2320/materia.54.239]

.

は じ

め

に

我々が現在遂行している 6 大学連携「特異構造金属・無機融合高機能材料開発共同研究プロジェクト( 2010 年度～
2015年度の予定)」(以下， 6 大学連携プロジェクトと略称)

で は ， 連携 成 果 の発 信 と 6 大 学 間連 携 の醸 成 を 図る 目 的で，毎年，国際会議 International Symposium on Advanced
Materials Development and Integration of Novel Structured
Metallic and Inorganic Materials (AMDI)を開催している．

第一回は大阪大学がホスト校として開催し( 2010 年)，その後，東京工業大学(2011年)，東北大学( 2012 年)，名古屋大学( 2013 年)が開催してきた．本 6 大学連携プロジェクト 5
年目の 2014年度は， AMDI5 として 11月19日(水)に東京医科歯科大学 M&D タワーにて開催された(図)．
AMDI 5 では午前 9 時 25 分に東京医科歯科大学生体材料

工学研究所宮原裕二所長より開会の挨拶があり，その後，外国人研究者を含めて 12 件の招待講演および東京大学工学部
石原一彦教授によるプレナリーレクチャーが行われた．講演後は，直ちにポスターセッションが開始された．本稿では，
招待講演やポスターセッションを含めた当日の様子を簡単に

図1

紹介したい．

.

招 待

講AMDI 5 国際会議のポスター．今回のホスト校
は東京医科歯科大学．6 角形は 6 大学のイメージ
カラーを表したシンボルマーク．

演
perionic Conductor and Application to Battery Systems」と環境・エネルギー材料開発分野(4 件)
環境・エネルギー材料開発分野からは，4 名の招待講演者が登壇した．

題して講演を行い，全固体電池の電解質への適用を目指した
リチウム超イオン伝導体の物質設計に関して重要な示唆を与えた．

東京工業大学の菅野了次教授は，「Dream to Realize an All

中国大連理工大学の張偉教授は，「Formation and Proper-

SolidStateBatteryMaterials Design of a Lithium Su-

ties of Soft Magnetic Febased Bulk Metallic Glasses with

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia JapanGood Thermoplastic Formability」と題した講演を行い，軟ての研究を報告し，診断用マイクロチップなど，医療分野へ

磁性材料として有望である Fe 基金属ガラスの形成能およびの展開について紹介した．
台湾 国 立 中 央大 学 樋 口 亜 紺教 授 は ，「 Biomaterials

諸特性に対する添加元素依存性について報告した．

for

産業技術総合研究所 Dr. W. S. Shin 氏は，「Ceramic In-

Stem Cell Culture: Effect of Physical Cues of Biomaterials on

tegration on Microdevices for Environmental Sensing andProliferation and Differentiation of Stem Cells」と題して，Energy Applications」と題する講演の中で，MEMS 技術を

造血性前駆細胞/幹細胞および間葉系幹細胞の分化と増殖に駆使して Pt ナノ粒子担持セラミックス触媒と熱電体薄膜を及ぼす培養環境の物性の影響についての研究を詳細に報告し組み合わせた選択性の高い小型ガスセンサーの開発の現状を

た．

報告した．

東北大学大学院歯学研究科の高橋信博教授は，「 Biofoul-

大阪大学 Dr. R. Fincato 氏からは，「Crystal Plasticity FE

ing and Biodegradation in the Oral Cavity 」と題して，口腔Analysis Considering Mechanically Induced Phase Transfor-内における歯科材料表面での口腔内細菌の付着とバイオフィ

mation 」と題して，加工誘起マルテンサイト変態による材ルム形成についての基礎研究を実例と併せて紹介した．

料内の応力分布変化に関する有限要素シミュレーション解析
結果の詳細な報告があった．

Plenary Lecture

東京大学の石原一彦教授からは，プレナリーレクチャー
エレクトロニクス材料開発分野(3 件)「Superengineering Plastics Biomaterials Modified on the

エレクトロニクス材料開発分野からは 3 名が招待講演者として登壇した．

Surface with Bioinspired Polymers」と題して，スーパーエ

ンジニアリングプラスチック(PEEK)に対し，細胞膜を模倣

早稲田大学野田優教授は，「Custom Production of Carbon

したリン脂質( MPC )ポリマーによる表面被覆を行うことでNanotubes and Graphene for their Practical Use in Electronic

潤滑性を付与し，医療デバイスへの応用を目指すプロジェク

Devices」と題した講演で，カーボンナノチューブとグラフ

ト研究の詳細な紹介があった．

ェンの生成条件，電子回路への応用，現状の問題点と克服法
以上 13 件の講演では，どれも各分野の最新の研究動向やについて示唆に富んだ指摘を行った．
of

挑戦的な試みが分かり易くまとめられており，我々の今後のと題した講演で，Epitaxial Graphene Derived from Carbides」

研究に対して大いに示唆に富み，熱心に耳を傾けメモを取る

B4C，TiC を用いたグラフェン多層膜の作製に関する報告を参加者が多く見られた(図)．

名古屋大学楠美智子教授は，「 Structural

Properties

行い，これを用いた新しい炭素系エレクトロニクスの展望に.

ついて重要な示唆を与えた．

ポスター発表大阪大学西川宏准教授からは，「PressureAssisted Bonding Process Using Nanomaterials for Electronics Packaging」

東京大学石原教授の Plenary Lecture の後，場所を大講堂と題した講演で，金・銀の多孔質シートを使った新しい接合から高層階のラウンジに移し，午後 4 時 45 分より一般参加方法の提案とその評価について紹介があった．

メンバーによるポスターセッションが始まった(図)．ポス

生体・医療材料開発分野(5 件)

トロニクス材料開発分野 21 件，生体・医療材料開発分野 25

ター発表は，環境・エネルギー材料開発分野 20 件，エレク
生体・医療材料開発分野からは 5 名の招待講演者が登壇

件，各分野からの応用に特化した応用加速分野 11 件の合計77 件に上り，本プロジェクトのアクティビティの高さが示した．
東京医科歯科大学生体材料工学研究所の松元亮准教授は，「``Boronolectin'' Based Strategies for Biosensing and Smart
Drug Delivery Systems」と題して，血中のグルコース濃度に応答してインスリンの放出を自己制御可能なフェニルボロ
ン酸( PBA )ゲルの開発について報告し，糖尿病における革新的な治療法を提案した．
東 京 大 学 H. Cabral 准 教 授 は ，「 Targeting

Intractable

Tumors and Metastasis by Drugloaded Polymeric Micelles」と題して，高分子ミセルを用いたがんの標的治療に関する研究を報告し，薬物輸送システム( DDS )における有用性を示した．
早稲田大学 Dr. D. H. Yoon 氏は，「Microfluidic Handlingof Small Samples Using Miniaturized Devices and Systems」と題して，マイクロ流路を用いた超微量の液滴の制御につい



図2

講演の様子．左上台湾国立中央大学樋口教授，右東京大学石原教授．

プロジェクト報告

図3

ポスターセッションの様子．
図4

東京医科歯科大学森田副学長(右)より閉会挨
拶，左下外部評価委員・未踏科学技術協会
木村理事長．

され，どのポスターの前でも活発な議論が交わされ，会場内は和気藹々，かつ溌剌とした雰囲気に包まれた．ポスターセッションの 1 時間 15 分の後，同会場にて懇親会となり，東ジェクトの成果発信の一環として開催されました．記してこ

京の夜景を眺めながら研究者同士の親睦を深め，さらなる連こに謝意を表します．

携の強化を約束し，AMDI5 は盛会のうちに幕を閉じた．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

科歯科大学を代表して，森田育男研究・国際展開担当理事・堤 祐介
2006年 3 年 東京工業大学大学院博士課程修了
2006年 4 月 東京医科歯科大学生体材料工学研究所特任助手
2007年 4 月 東京医科歯科大学生体材料工学研究所助教
2013年 1 月現職
専門分野生体材料学，腐食電気化学，金属工学◎医療用金属材料の開発と生体機能化のための表面処理に関する研究に従事．
最近は金属材料の耐食性やアレルギー性の評価に関する研究も行っている．

副学長より挨拶があり，6 大学の連携の中で基礎から応用ま★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

.

お わ

り

に

AMDI 5 の締めくくりに，今回のホスト校である東京医で活発に研究を進められ，是非とも大きな成果を残していた
だきたい旨の言葉をいただいた(図)．2015年度は最終年度であり，一同，より一層気を引き締めて，連携成果を形に残せるよう努力してゆく所存です．皆様のご理解，ご支援を何卒宜しくお願い申し上げます．
本国際会議 AMDI5 は，文部科学省 全国共同利用附置研
究所

堤

祐介

塚本雅裕

山浦真一

特異構造金属・無機融合高機能材料開発共同研究プロ

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japanプロトントラッピング～固体酸化物形燃料電池，低温動作の鍵となる
金属酸化物中におけるプロトンの拡散～
山

.

は じ

め

崎

仁

丈

に

金属中の水素は点欠陥に束縛され，その拡散はトラップ現象によって説明される(1)(2) ．金属酸化物中には水素イオン(プロトン)が存在するが，著者らは最近，金属酸化物においてもトラップ現象が起きることを実証し，この現象の理解をもとに低温動作に対応した固体酸化物形燃料電池電解質を開図1

水素とプロトンの模式図．

発できる可能性を示した(3)．プロトン伝導性酸化物は，水素イオン(プロトン)が伝導するユニークな酸化物であり，従来の800～1000°
Cよりも低い温度で動作する固体酸化物形燃料

が，金属酸化物中の水素は 1 価の正電荷を帯びたイオン(プ

電池(SOFC)の電解質として期待されている．代表的なプロロトン)として存在する(図)．このため，金属酸化物中のトン伝導性酸化物としてペロブスカイト構造を持つものが挙

プロトンは静電力の影響を受け易いことは容易に想像されげられ，大きさの異なる 2 つの金属イオン(カチオン)と 3

る．また，金属酸化物におけるプロトンの導入機構(8)は，金

つの酸素イオンから構成される．プロトン伝導性酸化物は属 の そ れ と は 大 き く 異 な る ． こ の 点 を 中 温 度 域 ( 400 ～1981 年に岩原らによって発見され(4) ，それ以来，プロトン

600 °C )において高いプロトン伝導度と化学的安定性を併せ伝導機構は活発に議論されてきた(5)(7)．しかし，その機構持つジルコン酸バリウム(BaZrO3)(9)(10)を例に挙げて説明す

およびどの材料因子がプロトン伝導の大小を決定しているかる(図)．この化合物は 2 価のバリウムイオン(Ba2＋)一つ，について著者らの最近の研究まで分かっていなかった．本稿

4 価のジルコニウムイオン(Zr4＋)一つおよび 2 価の負電荷をでは金属酸化物中のプロトンの拡散機構をトラップ現象に基有する酸素(O2－) 3 つで構成され，全体として電荷がゼロとづいて解説し，このモデルから導き出されるプロトン伝導性なっている(電気的中性条件)．またペロブスカイト構造とし酸化物の材料設計指針について紹介する．

て最も単純な立方晶構造を有し，体心位置を占有するジルコ
ニウムに酸素が 6 配位し，ジルコニウム酸素(ZrO6)八面体

.

金属酸化物中の水素イオン(プロトン)を形成している．その酸素は立方晶の面心を占有し，バリウ
ムは立方晶の角を占有する．

金属中の水素は電荷を持たない中性原子として存在する

このジルコン酸バリウム単体においてプロトンは存在しな

九州大学教授稲盛フロンティア研究センター(〒8190395 福岡市西区元岡744) 科学技術振興機構さきがけ研究員(〒3320012 川口
市本町 4
18)
Proton Trapping: A Key to Reduce Solid Oxide Fuel Cells Operation Temperature; Yoshihiro Yamazaki(Inamori Frontier ResearchCenter, Kyushu University, Fukuoka)
Keywords: proton trapping, proton diffusion, metal oxides, perovskite, solid oxide fuel cells, electrolyte, association, electrochemistry, thermogravimetry, nuclear magnetic resonance2014年12月19日受理[doi:10.2320/materia.54.242]



最近の研究

図2

ペロブスカイト構造( ABO3 )の正面面心酸素(青)から約 0.1 nm の距離に配位したプロトン(赤)．
A および B カチオンはそれぞれピンクおよび黄色で，ZrO6 八面体は青色で表されている．
図3

いが，低原子価カチオンを Ba サイトや Zr サイトと置換す

イットリウム添加ジルコン酸バリウム中の a )ト
ラップフリープロトンと b )トラップされたプロトン．水素結合は点線で示されている．

ることで初めてプロトンが導入される(8)(11)(12)． 4 価のジル
コニウムを 3 価のイットリウム(Y3＋)で置換した場合，電気.

的中性条件を満たすため，イットリウムを二つジルコニウムと置換する度に一つの酸素空孔(VO)が導入される．その反応は Kr äoger
Vink の標識に従うと，以下のように示される．
×Y2O3＋2Zr×
Zr＋OO ＝2Y′
Zr＋VO ＋2ZrO2

プロトントラップ

はじめに

(1)

低原子価カチオンによる置換に伴ってプロトンが導入，プ

ここで，元素記号は対象とする元素を示し，下付き文字は占ロトン伝導が誘起されるため，置換元素がプロトン伝導に大有サイトを，上付き記号は相対電荷を示す．上付きの×は電きな役割を果たすことが推測されていた．しかし，その詳細

荷ゼロ，中性状態を表し，負電荷や正電荷を一つ帯びた状態

な機構は著者らが最近報告するまで実証されていなかった．

はそれぞれプライム(′)やドット()で表す．例えば右辺のここではまず，プロトントラップ現象を欠陥化学の熱力学に)を一つY′
Zr は， Zr サイトを占有した Y が相対的に負電荷(′

基づいて定義し，プロトンの拡散挙動をアレニウス式として帯びた状態を示し，VO は酸素サイトの空孔(Vacancy，バナ導出する．

ジウムではない)を示す．これは 2 つの負電荷を持つ酸素イオンが欠損したサイトであるため，相対的に 2 つの正電荷()を有することになる．



トラップされていないプロトンとトラップされたプロ
トン

このイットリウム添加ジルコン酸バリウムを水蒸気(H2O)

金属酸化物中のトラップされていない(トラップフリー)プに曝露すると，酸素空孔がヒドロキシ基(OH )で占有さロトンとトラップされたプロトンはどのような状態にあるのれ，侵入型プロトン(OHO)として導入される(水和反応)．

であろうか．図はイットリウム添加ジルコン酸バリウムをVO＋O×O ＋H2(g)＝2OHO(2)

例として， a )トラップフリープロトンと b )トラップされた

反応エンタルピーは負のため，低温ほど多くのプロトンが導プロトンを模式的に示したものである．模式図はペロブスカ

入される．また式( 1 )および( 2 )より，プロトン濃度はイ

イト構造の( 200 )面のみを示しており，ジルコニウム酸素

ットリウム添加濃度の増加に伴い直線的に増えていくことが(ZrO6)八面体およびイットリウム酸素(YO6)八面体はそれ示唆され，実験的にも確認されている(8)(12)．

ぞれ紫とピンクの正方形で示されている．ヒドロキシ基を構

プロトンはヒドロキシ基として酸素から約 1 Å(0.1 nm)離成する酸素イオンは水素結合のドナーと呼ばれ，プロトンれた場所を占有し(図 2)，そこで伸縮，屈曲および回転運動(赤)が水素結合(赤色点線)している酸素を水素結合のアクセを行い，ある瞬間に第一隣接酸素サイトにジャンプすプターと呼ぶ．図 3 において a )トラップフリープロトンとる(13)．このプロトンの局所的な回転とジャンプによる移動b )トラップされたプロトンは同一のドナー酸素を占有して機構は Grotthus メカニズムと呼ばれる．分子動力学計算にいるが，水素結合のアクセプター酸素の種類が異なっていよると，プロトンは 1 秒間に 1×1012回酸素の周りを回転する．すなわち，a)トラップフリープロトンにおけるアクセプ

るのに対し，プロトンが隣接した酸素サイトにジャンプする

ター酸素は ZrO6 にのみ帰属するもの(ZrOZr)であり， b)のは 1 秒間に 1 × 109 回である(6) ．この場合，より遅いプロ

トラップされたプロトンの場合には YO6 に帰属する酸素トンのジャンプがプロトン移動度を決定していることになる．

( Y O Zr または Y OY )となる． Kr äoger Vink の標識に準ずると，図 3 の a )トラップフリープロトンは OHO.f ， b )ト×
ラップされたプロトンは( OHOY ′Zr) と表記される．ここで

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan

はトラップされていないことを明示するため， free の頭文

CH.freeDH.app＝DH.free
CH.total

字 f を下付き文字として記載している．
正電荷を有するトラップフリープロトンは相対的に負に帯電した Y′
Zr に引きつけられ，静電的にニュートラルな欠陥を形成する．これがプロトントラップ(会合)反応である．
と表され，式( 6 )と(10)を代入すると次式が得られる．
E(－RT)[1＋[Y′ ]K ]E
E＝D exp －( RT)[1＋[Y′ ]A exp (－RT)] (12)aDH.app＝D0 exp

Zr.f

as

－1

a

プロトントラップ現象の欠陥化学と熱力学

トラップフリープロトンとトラップされたプロトンとの平

－1

as

0

Zr.f

高温において，トラップフリープロトンの濃度がトラップされたプロトン濃度に比べて大きい場合([Y′Zr.f] A exp

衡反応は会合と呼ばれ，
×OHO.f＋Y′
Zr.f＝(OHOY′
Zr)

(3)

会合反応の平衡定数 Kas は以下のように表される．
Kas＝

(11)

×
[(OHOY′
Zr ) ]＝A exp[OHO.f][Y′
Zr.f]

E
(－RT
)
as

(－Eas/RT)≪1)，式(12)は活性化エネルギー Ea で規定されるトラップフリープロトンの拡散挙動を示す．

(4)

DH.app＝DH.free＝D0 exp

E
(－RT
)
a

(13)

角がっこ([ i ])は欠陥種 i の濃度であり，酸化物 1 mol あた

一方，低温において，トラップされたプロトン濃度がトラりの欠陥種のモル数である．Eas は会合エネルギーを示し，ップフリープロトン濃度に比べて大きい場合([ Y ′Zr.f] A exp

A は前指数項， R は気体定数， T は温度を示す．全プロト(－ Eas / RT )≫ 1 )，式( 11 )から見かけのプロトン拡散係数

ン濃度を CH.total ，トラップフリープロトン濃度を CH.free と

DH.app.TL は次式で表される．

すると，トラップされていないプロトンの割合は－1
DH.app.TL＝DH.free([Y′Zr.f]Kas)(14)[OHO.f]
CH.free
1
＝
＝




×
×
1＋[(OHOY′
CH.total [OHO.f]＋[(OHOY′
Zr ) ]Zr) ]/[OHO.f]

正孔やトラップフリープロトンの濃度が酸素空孔濃度よりも(5)トラップに関与していないイットリウムの濃度[ Y ′Zr.f]は 2と表され，式( 4 )を代入すると，その割合はプロトントラ

[ VO]に簡略化される([ Y ′Zr.f] 2 [ VO ])．これを用いると，ップに関与していないイットリウムの濃度[Y′Zr.f]と平衡定数

低温での見かけのプロトン拡散係数は以下のように表わされKas で規定される．

る．

CH.free－1＝(1＋[Y′
Zr.f]Kas)
CH.total(6)－1
CH.free＝CH.total(1＋[Y′Zr.f]Kas)(7)

極めて小さい条件においては，式( 9 )で表されるプロトン

DH.app.TL＝からトラップフリープロトン濃度を引いたもので表される．
(8)

式( 7 )のプロトントラップに関与していないイットリウム
濃度[ Y ′
Zr.f]は，酸化物中の電気的中性条件を用いると正孔hを含む欠陥の平衡式で示され，後述するように特定の条

asD02[VO]A(16)

Q＝Ea－Eas(17)

全温度領域では，式( 9 )，( 16 )および( 17)を式( 12)に代入することで次式のように表され，

O.f

E
(－RT
)[1＋DB (1＋[OH2[V]＋[] h ])
(18)
exp －
( ERT－Q)]a

DH.app＝D0 exp

件ではより単純に表される．

0




O

a




[ Y′
Zr.f]＝[OHO.f]＋2[VO ]＋[h ]




a

B＝

また，トラップされたプロトン濃度は単純に全プロトン濃度
×[(OHOY′Zr) ]＝CH.total－CH.free－E(－E RT)＝B exp (－RTQ ) (15)D0exp
2[VO]A(9)

トラップ現象を考慮したプロトン拡散係数のアレニウ
ス式([OHO.f]＋[h])/2[VO])≪1 の場合には，
DH.app＝D0 exp

プロトントラップ現象はこれまで金属酸化物中のプロトン

(

－

Ea
RT

)[

1＋

D0
exp
B

(

－

E a－Q
RT

－1

)]

(19)

となり，金属中の水素の拡散係数と同様の形を取る(1)(14)．

 で示の拡散に考慮されてこなかった．このため，著者らは

.

した会合欠陥の熱力学を基盤とし，プロトントラップ現象を考慮したプロトンの拡散式を構築した(3)．
プロトン拡散係数の温度依存性は通常のアレニウスの式で

プロトンの巨視的挙動

プロトン拡散係数

プロトンが唯一のキャリアである場合，プロトン拡散係数記述される．
HH.free＝D0 exp

E
(－RT
)
a

(10)

D0 は拡散の前指数項， Ea は拡散の活性化エネルギーである．拡散に寄与するプロトンの割合(CH.free/CH.total)を考慮す
ると，見かけのプロトン拡散係数 DH.app は

DH はアインシュタインの関係を用い，プロトン伝導度 sHとプロトン濃度 CH から決定できる．
D H＝

sHRT
F 2C H(20)

ここで，F はファラデー定数を示す．イットリウム添加ジル
コン酸バリウムの場合，プロトンが唯一の伝導キャリアであ



最近の研究

る条件は低温でのみ満足でき，600°
C付近の高温ではプロトン以外の可動電荷種の存在を考慮する必要がある．
式( 20 )を用いてプロトンの拡散係数を決定する際，プロトン濃度の測定に注意を払う必要がある．それは，プロトン伝導度を決定する試料と同一形状および同一表面状態の試料を用い，伝導度測定と同一条件で測定する点である．この条
件下でのみ，伝導度測定試料中のプロトン濃度を決定したことが保証される．プロトン濃度はまず乾燥アルゴン雰囲気下で 1000 °C まで昇温することでプロトン濃度が無視できる程少ない状態にし，それを基底状態としてある水蒸気雰囲気下で降温した際の重量増加分から式を用いてプロトン濃度を決定した．
一方，プロトン伝導のみならず，酸素イオン伝導や正孔伝導が寄与する温度域では上述の方法を用いてプロトン拡散係数を決定することはできない．そのためこの温度域では，重水(D2O)から軽水(H2O)に急に切り替えることで酸素化学ポ
テンシャルを固定したまま水素化学ポテンシャルだけを変え，それによって観測される電気化学抵抗の緩和過程からプロトンとデューテロンの相互拡散係数を決定した(15)．この
相互拡散係数はプロトンとデューテロンの拡散係数の平均値でプロトンとデューテロンの拡散係数の違いは 40 と小さいため，プロトン拡散係数を推定するのに都合が良い．
このようにして決定したプロトン拡散係数および相互拡散係数の温度依存性を図( a )に示す．得られたアレニウスプ
ロットは直線ではなく，下方に湾曲していることがわかる．
これはプロトンの拡散の活性化エネルギーが単一でないことを示している．また，低温で見られる直線的なプロトン拡散
係数の温度依存性は過去の文献値と極めてよく一致している(16)．図 4(b)において，プロトン拡散係数の見かけの活性化エネルギーを温度に対してプロットすると，低温においてはほぼ 45 kJmol－1 と一定であるが，温度が上昇するに従い
見かけの活性化エネルギーは小さくなっている．
プロトントラップを考慮したアレニウス式を湾曲した温度依存性にフィッティングすることでプロトントラップに関する情報，例えば会合エネルギーやトラップフリープロトンの拡散の活性化エネルギーなどを定量的に得ることができる．
高温において得られるアレニウスプロットは式より直線となることが示唆され，その活性化エネルギー Ea はプロトンがトラップされていない場合のものである．得られた拡散係

図4

数の値は中性子スピンエコー実験の値に極めてよく一致してい る(7) ． 高 温 で 得 ら れ た 活 性 化 エ ネ ル ギ ー Ea ( 16 ± 4

20 atイットリウム添加ジルコン酸バリウムにおける(a)見かけのプロトン拡散係数，(b)見かけの活性化エネルギーおよび( c )トラップされたプロ
トンとトラップフリープロトン濃度の温度依存性．

kJmol－1 )は低温で得られた値 Q (＝ 45 kJmol－1 )よりも著しく小さい．一方，低温において得られる見かけの活性化エネ
ルギー Q は式( 15)より，トラップフリープロトンの活性化
エネルギー Ea と会合エネルギー Eas の和であり，このことから会合エネルギー Eas (＝ Ea － Q )は－ 29 ± 2 kJmol－1 と得られる．会合エネルギーが負の値を示しているのは，プロト

いる．



プロトントラップモデルから予測される二種類のプロ
トン

ンと添加カチオンとの引力を意味するためである．また，得

トラップされたプロトンおよびトラップフリープロトンのられた会合エネルギーの値はアトミスティックシミュレーシ

濃度についてもそれぞれ式( 4 )および( 6 )～( 8 )を用いてョンから得られた値(13～27 kJmol－1)(17)(18)とよく一致して算出できる．図 4( c )はこのようにして得られたプロトン濃

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan度を温度に対してプロットしたものである．それぞれのプロ

温時にはプロトン濃度は450°
C以下においてほぼ一定であっトン濃度を決定するにあたり，試料中の全プロトン濃度は熱た．

重量測定を用いて決定している．低温ではほぼすべてのプロ共鳴ピークに着目すると， 100 °C において単一ピークがトンがトラップされた状態にあるが，温度の上昇に伴いトラ

5.8 ppm に観測された．これは一つのプロトン環境が優勢でップされたプロトン濃度が減少，トラップフリーのプロトン

あるか，いくつかのサイト間をプロトンが急速に位置交換す濃度が増大し，約500°
Cにおいてトラップフリープロトン濃るため共鳴ピークが分離できないかのいずれかである(19) ．

度が最大となる．500°
C付近で最大値を示すのは，この温度昇温に伴い，ピークは低周波数側に移動している．これは後以上で脱水反応により全プロトン濃度が減少するためである．

ほど示すように，水素結合力の低下や格子膨張に起因するものである．最も重要なのは約200°
C以上においてショルダー.

プロトンの微視的挙動

ピークが出現し，550°
Cにおいて約3.7と 3.1 ppm に分離している点である．このようなピーク分離は水和した BaCe0.95

巨視的に観測できるプロトンの拡散挙動から二種類のプロ

Y0.05O3－d の高温静的プロトン核磁気共鳴においても観測さトンの存在が示唆されたが，これらを直接観測できるであろれている(20)．低温では存在しえなかったプロトン環境が高うか．また，プロトンの微視的挙動は巨視的に推定されたも温において新たに形成されたことを意味しており，二つの異のと同様なのであろうか．これらの疑問に答えるため，著者なるプロトン環境が存在することを示している．

らは高温その場マジック角回転固体プロトン核磁気共鳴実験
を行った．



高温その場マジック角回転固体プロトン核磁気共鳴

水素結合の推定観測したプロトン化学シフトに経験則を当てはめることによって，プロトンがヒドロキシ基として存在する場合の酸固体プロトン核磁気共鳴は固体中および固体表面における素酸素間距離(OH…O)を見積ることができる(21)．この酸

プロトンの環境に極めて敏感で，その違いはプロトン化学シ

素酸素間距離は水素結合力の大きさの推定に用いられ，酸

フトとして示される．マジック角で粉末試料を回転させるこ

素酸素間距離が小さいほど水素結合力が大きいことを示しとで異方性スピン相互作用を平均化，核磁気共鳴幅が狭まるている．図はプロトン化学シフトから見積もった酸素酸

ので，プロトン環境をより高い分解能で観測することが可能

素間距離の温度依存性を示したものであり，格子定数から算となる．図は 20 at イットリウム添加ジルコン酸バリウ

出した平均的な酸素酸素間距離についても比較のため列記

ムにおけるプロトン化学シフトの温度依存性を示したものでしている．まずイットリウム無添加の BaZrO3 における酸ある．高温その場核磁気共鳴実験としては500°
Cまでの第一素酸素間距離は室温において約 2.96 Å(0.296 nm)で，温度昇温，降温および600°
Cまでの再昇温を行い，プロトン化学上昇に伴い酸素酸素間距離は格子膨張のため直線的に増大

シフトの温度依存性に再現性があることを確認した．最初のしている(22)．イットリウムを 20 at添加したジルコン酸バ

昇温時においてピーク面積が徐々に減少しているが，これはリウム(BYZ20)の酸素酸素間距離は無添加のものより若干脱水反応によるものである．一方，第一降温および第二次昇大きく，約 2.99 Å ( 0.299 nm )である．これは 0.72 Å ( 0.072

図5



20 atイットリウム添加ジルコン酸バリウムにおけるプロトン化学シフトの温度依存性．

最近の研究

図6

プロトン化学シフトから見積った酸素酸素間距
離の温度依存性．

nm)のイオン半径を有するジルコニウムをより大きなイット

図7

トラップされたプロトンおよびトラップフリープ
ロトン濃度の温度依存性．

図8

プロトントラップに基づいたプロトン拡散機構とそのエネルギー状態．

.

トラップ現象を考慮したプロトン拡散機構

リウム(0.9 Å または 0.09 nm )で置換したためである．水和反応によっても平均的な格子定数は若干増大するが(13)(23)，プロトン核磁気共鳴から得られるプロトン周辺の局所的な酸素酸素間距離( 2.85 Å または 0.285 nm )はエックス線回折で得られる平均的なものと比較して大幅に小さい．プロトン周辺が局所的に歪んでいることを示している．プロトン周辺の局所的な酸素酸素間距離は温度の上昇に伴い増大，つまり水素結合が弱くなり，200°
C以上では水素結合がさらに弱い第二のプロトン環境が出現する．脱水反応が起きる 450°C以上において，酸素酸素間距離の増大傾向は熱膨張によるものとほぼ同じになっている．


トラップモデルを用いた二種類のプロトンの同定

高温その場マジック角回転プロトン核磁気共鳴から二つのプロトン環境の存在が観測されたが，この情報のみではプロトンを同定することは難しい．そこで巨視的に得られたプロ
トントラップモデルと比較することでプロトンの同定を試みた．プロトン核磁気共鳴に用いた粉末試料中のプロトン濃度
はあらかじめ熱重量測定を用いて決定している．ボルツマン
因子の温度依存性を考慮し，化学シフトの面積からそれぞれのプロトン濃度を算出したものを図に示す．高周波数側ピークの面積から見積もったプロトン濃度(赤丸)は温度の上昇に伴い減少し，それに応じて低周波側ピークに対応するプロ
トン濃度が増大，450°
C以上で減少した．これらをプロトン
トラップモデル(式( 7 )および( 8 ))から導き出されるプロトン濃度と比較すると，高周波側ピークから算出したプロト
ン濃度は誤差範囲内でトラップされたプロトンを追随し，低周波数側ピークから算出したプロトン濃度はトラップフリー

以上，交流インピーダンス測定(電気化学)，熱重量測定おプロトンを追随する．高周波数側ピークはトラップされたプ

よび高温その場マジック角回転プロトン核磁気共鳴を用いてロトン，低周波数側ピークはトラップフリープロトンを示し得られた巨視的および微視的観測結果から，イットリウム添ていることが分かる．

加ジルコン酸バリウムにおけるプロトン輸送の統一的な見解が得られる．これを図の模式図を用いて説明しよう．プロ
トンは，特に低温において大部分が YO6 八面体の稜線に沿って水素結合を形成し，トラップされた状態にある．このト

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan 第一隣接の
ラップから逃れるためには，ヒドロキシ基はおり，活性化エネルギーが実験誤差の範囲で一致することも その八面
ZrO6 八面体に沿って水素結合するように回転，

理にかなっている．

体の稜線に沿って移動し，水素結合のドナーがジルコニウム

活性化エネルギーのみならず，プロトン移動頻度についてにのみ結合した酸素となる必要がある．トラップフリーとなも比較することができる．核磁気共鳴における緩和過程の頻 Zr 
ったプロトンはようやく
O Zr ベクトルを軸とした回度は，単にスピン格子緩和における相関時間 tc を逆数とし

 ZrO6 八面体の稜線に沿ったジャンプの組み合わ転運動とたもので(24)，これを温度に対してプロットしたものが図

せによって長距離拡散が可能となる．この動きやすいプロトである．プロトンの長距離拡散の場合，三次元酔歩の理論をンとは対象的に，大部分のプロトンは YO6 八面体の稜線に用いることでプロトンのジャンプ頻度 v を算出できる(25)．

v ＝ D H g－ 1 a － 2

沿って会合したまま局所的に動く．その局所的な動きは，(21)

YO6 八面体の影響下における Y O Zr ベクトル周りの回転

ここで g は幾何学因子，a はジャンプ距離である．立方晶ペ タイプの動き)および YO6 八面体稜線に沿ったジャンプ(ロブスカイトにおける八面体酸素サイトの幾何学因子と平均

 タイプの動き)である．
(

ジャンプ距離はそれぞれ8/6と a0/ 2 で，a0 は測定した格子

プロトンと添加元素の会合エネルギー Eas はトラップされ定数 4.2295 Å ( 0.42295 nm )を用いた．このようにして求めた状態とトラップフリーの状態の相対占有率を決定し，二つたプロトンのジャンプ頻度は高温において核磁気共鳴から決のサイトの交換速度を決めるものではない．これは半導体の定したものと近い値を示している．一方，低温において算出

ドナー準位から伝導帯への励起に似ており，トラップサイト

されたプロトンのジャンプ頻度は見かけの値であり，トラッ(ドナー準位)からの励起頻度がドナー(トラップ)準位と伝導

プサイトから熱活性化過程で逃避できるプロトンの濃度によ帯(トラップフリー)準位のエネルギー差に依存しないこととって決まる．

同じである．
伝導度測定の結果から，YO6 八面体と ZrO6 八面体に沿って水素結合を形成するエネルギーの違いが 29 kJmol－1 であ.

プロトントラップに基づいたプロトン伝導性酸化物の材料設計り，プロトンがトラップから逃避するにはこの値と同等の活性化エネルギーが必要である．会合に関わらないプロトンのこれまでプロトントラップ現象とそれに基づいたプロトン

移動エネルギー( 16 kJmol－1 )とスピン格子緩和エネルギー

拡散機構について述べてきた．プロトントラップの理解に基( 13 kJmol－1 )はその他のプロトンの回転とジャンプ過程をづくと，トラップフリープロトンの拡散係数は母相となる金含んだものである．

属酸化物で決まり，トラップによるプロトン拡散の遅延は会二種類のプロトンは全温度範囲においてよく似たスピン格合エネルギーの大きさによって決まる．つまり，会合エネル

子緩和挙動を示したが，これはトラップされたプロトンとト

ギーの小さな添加元素を選択することでプロトン伝導を高速ラップフリープロトンの微視的ダイナミクスが似ていること化できることを意味しており，プロトントラップの基礎理解を示している．特に， YO6 八面体の稜線に沿ったプロトン

がそのまま燃料電池電解質の材料設計指針の一例になること

 に似ての局所移動機構は ZrO6 八面体の稜線に沿ったもの

を示している．
燃料電池の動作温度は電解質におけるキャリアイオン伝導度で規定される．例えば，燃料電池の電解質に求められる面

図9



巨視的および微視的手法により観測されたプロト
ン移動頻度の温度依存性．

図 10

トラップモデルから見積った固体酸化物形燃料電池に要求される電解質の厚さ．

最近の研究積抵抗(area specific resistance)を 0.15 Qcm2 とすると(26)，イオン伝導度 s に対応した電解質厚さ t はt(cm)＝0.15(Qcm2)×s(Scm－1)(22)で表される．各温度におけるプロトン拡散係数とプロトン濃度からプロトン伝導度を算出し式( 22 )に代入すると，燃料
電池電解質温度と電解質厚さの関係が得られる．イットリウ
ム添加ジルコン酸バリウムで得られた結果を図に示す．工業的に得られる電解質の厚さ約 10 mm を考えると，イットリウム添加の場合，燃料電池電解質に求められる特性を約
430°
Cまで満たすことがわかる．またアトミックシミュレー

シ ョ ン で 予 測 さ れ て い る よ う に ， 会 合 エ ネ ル ギ ー が 20
kJmol－1 まで低減した場合(17) も同様に計算すると，図 10 の

赤線のように動作温度を約350°
Cまで下げても燃料電池電解質に求められる特性を満たすことがわかる．

. ま

と

め

本稿ではプロトン伝導性酸化物中のプロトン拡散機構をプ
ロトントラップ現象に基づいて解説した． 350 ～ 450 °C という温度域において高い化学的安定性とイオン伝導度を兼ね備えた電解質は未だ見出されていない． 350°
Cという真の中温動作固体酸化物形燃料電池の開発は今後の課題であるが，これが実現すればより急速なオンオフサイクルが可能となり，貴金属触媒を使わず多種多様の燃料を利用できるようになる(27)(28)．プロトントラップによる拡散機構の基礎的理解が
中温動作プロトン伝導性固体酸化物形燃料電池の実現へ向けた研究開発の起爆材となれば幸いである．
本研究は，科学技術振興機構さきがけ「光エネルギーと物質変換」からの助成で行われた．また投稿に先立ち，原稿をお読み頂いた宮崎大学准教授奥山勇治氏に謝意を表する．

文★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

献( 1 ) Y. Iijima and K. Hirano: Bulletin of the Japan Institute of
Metals, 14(1975), 599620.
( 2 ) Y. Fukai: The MetalHydrogen System. 2nd edn, Springer,(2005).
( 3 ) Y. Yamazaki, F. Blanc, Y. Okuyama, L. Buannic, J. C. Lucio
Vega, C. P. Grey and S. M. Haile: Nature Mater., 12(2013),
647651.
( 4 ) H. Iwahara, T. Esaka, H. Uchida and N. Maeda: Solid State
Ionics, 34(1981), 359363.
( 5 ) T. Matzke, U. Stimming, C. Karmonik, M. Soetratmo, R.
Hempelmann and F. Guthoff: Solid State Ionics, 868(1996),
621628.
( 6 ) K. D. Kreuer: Solid State Ionics, 125(1999), 285302.

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan( 7 ) M. Karlsson, D. Engberg, M. E. Bj äorketun, A. Matic, G.
Wahnstr äom, P. G. Sundell, P. Berastegui, I. Ahmed, P. Falus,
B. Farago, L. B äorjesson and S. Eriksson: Chem. Mater., 22(2010), 740
742.
( 8 ) Y. Yamazaki, P. Babilo and S. M. Haile: Chem. Mater., 20(2008), 63526357.
( 9 ) Y. Yamazaki, R. HernandezSanchez and S. M. Haile: Chem.
Mater., 21(2009), 27552762.
(10) Y. Yamazaki, R. HernandezSanchez and S. M. Haile: J.
Mater. Chem., 20(2010), 81588166.
(11) T. Norby, M. Wideroe, R. Glockner and Y. Larring: Dalton
Transactions, (2004), 30123018.
(12) Y. Yamazaki, C. K. Yang and S. M. Haile: Scr. Mater., 65(2011), 102
107.
(13) K. D. Kreuer: Ann. Rev. Mater. Res., 33(2003), 333359.
(14) R. A. Oriani: Acta Metall., 18(1970), 147
157.
(15) Y. Okuyama, N. Kurita and N. Fukatsu: Solid State Ionics, 180(2009), 175
182.
(16) K. D. Kreuer, S. Adams, W. Munch, A. Fuchs, U. Klock and J.
Maier: Solid State Ionics, 145(2001), 295306.
(17) S. J. Stokes and M. S. Islam: J. Mater. Chem., 20(2010), 6258
6264.
(18) M. E. Bj äorketun, P. G. Sundell and G. Wahnstr äom: Faraday
Discussions, 134(2007), 247265.
(19) L. Buannic, F. Blanc, I. Hung, Z. H. Gan and C. P. Grey: J.
Mater. Chem., 20(2010), 63226332.
(20) H. Maekawa, Y. Ukei, K. Morota, N. Kashii, J. Kawamura andT. Yamamura: Solid State Commun., 130(2004), 7377.
(21) H. Eckert, J. P. Yesinowski, L. A. Silver and E. M. Stolper: J.
Phys. Chem., 92(1988), 20552064.
(22) Y. H. Zhao and D. J. Weidner: Phys. Chem. Miner., 18(1991),
294301.
(23) D. L. Han, K. Shinoda, S. Sato, M. Majima and T. Uda: J.
Mater. Chem., A, 3(2015), 12431250.
(24) L. Holmes, L. M. Peng, I. Heinmaa, L. A. O'Dell, M. E. Smith,
R. N. Vannier and C. P. Grey: Chem. Mater., 20(2008), 3638
3648.
(25) P. Shewmon: Diffusion in solids. 2nd edn, TMS, (1989).
(26) B. C. H. Steele and A. Heinzel: Nature, 414(2001), 345352.
(27) P. Heo, K. Ito, A. Tomita and T. Hibino: Angewandte ChemieInternational Edition, 47(2008), 78417844.
(28) A. Haryanto, S. Fernando, N. Murali and S. Adhikari: Energy& Fuels, 19(2005), 20982106.

山崎仁丈

1997年 東北大学大学院工学研究科材料物性学専攻博
士課程前期課程修了
1997年～2008年 東北大学大学院工学研究科材料物性学専攻 助手・助教
2004年 東北大学 博士(工学)2006年～2008年 日本学術振興会海外特別研究員
2006年～ カリフォルニア工科大学 客員研究員・上級博士研究員・客員アソーシエート
2010年～ JST さきがけ研究員
2014年 8 月～ 現職
専門分野拡散，固体イオニクス，固体電気化学，機
能性材料◎理想的なエネルギー技術の鍵となる金属および金属
酸化物中の点欠陥挙動およびそれを介した固体表面
での物質・エネルギー変換機能に関する研究に従事している．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★




本
会

告

会

記

事

功績賞，谷川・ハリス賞，増本量賞，技術賞，研究技術功労賞候補者推薦依頼 ……………………………250
2015年秋期講演大会の外国人特別講演および招待講演募集…………………………………………………………………250
日本金属学会主催国際会議提案募集 …………………………250
2015年秋期講演大会講演募集および参加募集 ………………251
2015年春期講演大会記録 ………………………………………264

掲示板 ……………………………259 材料系学協会情報コーナー ……263
会誌・欧文誌 5 号目次 …………262 行事カレンダー …………………266
新入会員 …………………………261 追悼 ………………………………269
次号予告 …………………………263
ご連絡先住所変更等の手続きは，本会ホームページ 会員マイページ からできます．
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．

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．

会

告(ホームページもご参照下さい)
研究会 No. 67

結晶と組織の配向制御による材料高性能化研究会
講演募集

第
回功績賞，第回谷川・ハリス賞，
第
回増本量賞，第回技術賞，候補者推薦依頼賞(第74回)

谷川・ハリス賞(第55回)

第 5 回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す．本研究会では，金属材料，セラミックス，賞(第22回)

技賞(第57回)

半導体，複合材料等の結晶配向や組織配向に関する研究発表を皆様

下記の推薦をお願いします．
功
増

績
本

量

術

2016年 3 月開催の春期講演大会の折に授賞予定
推薦締切各賞共通 2015年 6 月30日(火)から広く募集いたします．学会で既に発表された内容や今秋の各学

候 補 者各賞共通

個人を対象とします

推薦資格各賞共通

本会社員(代議員)または 3 名以上連名の正～ 30 分を予定しております．講演をご希望の方は講演題目，発表
者氏名(登壇者に○印をつける)，所属，連絡先(住所，TEL，FAX，
Email)を下記世話人までご連絡下さい．また，事前に A4 で 2 頁

員候補者本人による推薦書の提出は認めておりません詳細まてりあ 4 号178頁

協会で発表予定の内容でも結構です．ご発表は討論を含めて 25 分の概要原稿をご提出いただくことになっておりますので，お申込いただいた方々には概要原稿作成要領を参加申込書とともにお送りいたします．本研究会会員以外の方々もふるってお申し込み下さい．

第
回研究技術功労賞受賞候補者の推薦依頼

なお，本講演会は軽金属学会「加工と熱処理による優先方位制御研
究部会」との共催により行います．

代議員の推薦締切日2015年 6 月30日(火)支部長の推薦締切日2015年 7 月15日(水)日時

推 薦 者本会社員(代議員)または支部長

場

所

詳

細まてりあ 4 号178頁

2015年10月 8 日(木)午後，10月 9 日(金)午前・午後
黒部市宇奈月国際会館「セレネ」会議室 A
富山県黒部市宇奈月温泉 63  0765622000
http://www.unazuki.org/selene/
北陸新幹線「黒部宇奈月温泉」駅下車，富山地方鉄道「新黒部」駅から乗車し「宇奈月温泉」駅で下車，駅か年秋期講演大会の外国人特別講演および招待講演募集ら約 150 m

2015年 6 月30日(火)
資料代 1,000円(当日お支払い下さい)〒5998531 堺市中区学園町 11

講演申込期限推薦締切2015年 5 月29日(金)詳細まてりあ 4 号180頁

参 加 費
申 込 先

大阪府立大学大学院工学研究科マテリアル工学分野

日本金属学会主催国際会議提案募集
推薦締切2015年 5 月29日(金)詳細まてりあ 3 号127頁



井上博史
 072
2549316

FAX 0722549912%

Email: inoue＠mtr.osakafuu.ac.jp

本 会 記 事年秋期(第回)講演大会講演募集◎2015年秋期講演大会を下記の通り開催いたします．

会

期


年月日(水)～月日(金)会場九州大学伊都キャンパス(〒8190395 福岡市西区元岡744)

講演申込受付・概要原稿提出を下記日程で行ないます．

講演をお申込される前に下記をご確認下さい
非会員でも大会参加費と登壇費を前納すれば，講演申込ができます(詳細は「申込要領」の「講演資格」参照．）．
□講演者
年会費および参加費納入済の本会個人会員
参加費および登壇費納入済の非会員□原則，講演申込者＝講演発表者であること．（「申込要領」. を参照)
□本会の会員パスワードを紛失または忘れた方は，本会ホームページより再発行を行うこと．セキュリティ上，電話やメールでの発行はできません．

http://www.jim.or.jp/convention/2015autumn/

講演申込ホームページアドレス
講演申込および概要原稿提出期限(締切厳守)

講演申込と講演概要提出は同時に行う．(同時に行わない場合は，講演申込として受理されない)

5 月20日(水)13時～6 月 5 日(金)17時

公 募 シ ン ポ ジ ウ ム
一

般

講

演

6 月 1 日(月)13時～6 月15日(月)17時

共 同 セ ッ シ ョ ン
ポスターセッション

講演大会係 annualm＠jim.or.jp〒980
8544 仙台市青葉区一番町一丁目14322F

講演についてのお問合先公益社団法人日本金属学会

これから入会して講演申込をされる方へ□会員認定期限内に入会手続きを行い，年会費を納入下さい．
□年会費納入期日までに会費の払込がない場合は，プログラムに掲載されていても，講演不許可の措置をとります．
□インターネットで入会申込み下さい．入会申込確認後は ID(会員番号)とパスワードが即日メール返信されます．
入会申込 URL

http://www.jim.or.jp.memberinfosys/member/

講演種別

入会申込期限6 月 3 日(水)公 募 シ ン ポ ジ ウ ム
一般講

年会費納入期限演

7 月31日(金)6 月12日(金)共 同 セ ッ シ ョ ン
ポスターセッション
会員パスワード・入会・会費のお問合せ会員サービス係

member＠jim.or.jp

講演申込要領※一般講演およびポスターセッションを申込みの際は，新講演セッション一覧から，第希望および第希望のセッションを選択して下さい．
セッションは，材料と社会セッション，学理・現象・プロセッシング別セッション，材料別セッションを問わず選択できます．
※申込方法について
今大会から，すべての講演種別申込が WEB 申込となります．
※講演時間・概要サイズについて
すべての概要原稿のサイズが A4 版縦ページです．
講演種別

概要サイズ

申込方法

発表件数

講演資格

いずれか
1 人 1 件※

個人会員
非会員は登壇費が必要

公募シンポジウム一

般ポスターセッション

A4

共同セッション
※1頁

WEB のみ

講演時間

討論時間

10分～20分

5 分～10分

10分

5分

…

…

15分

5分

発表件数 講演発表は，公募シンポジウム，一般講演，ポスターセッションのいずれか 1 人，1 件とし，講演種別を選択し申込する．
ただし，招待講演，受賞講演，基調講演等の特殊講演は上記の適用外とする．

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan




.

発表内容





.

内容未発表のもので，論文としてまとまったものに限る．
用語日本語もしくは英語．
講演資格

講演者は，年会費および参加費納入済の本会個人会員(登壇料不要)．非会員，非会員の鉄鋼協会会員および前維持員会社社員は，下記大会
参加費と登壇費の前納を条件とし，講演申込ができる．ただし，期日までに年会費の支払いのない場合は，申込の講演を不許可とする．
非会員，鉄鋼協会会員および前維持員会社社員

講演の申込方法 「講演申込」の各講演メニューにある「新規登録」の「非会員，鉄鋼協会員，前維持員会社社員の方はこちらからお申込みください」から講演申込ができます．
 非会員発表者の支払内訳
年

鉄鋼協会会員，
非会員 前維持員会社社員を除く







大会参加費

1 講演登壇費

一 般―

前納 19,000円

6,000円

25,000円

費

合

計

学 生

―

前納 14,000円

3,000円

17,000円

大会参加費

1 講演登壇費

非会員の鉄鋼協会会員，前維持員会社社員発表者の支払内訳
年

鉄鋼協会会員
非会員 前維持員会社社員




.

会

会

費

合

計

一 般

―

前納

9,000円

6,000円

15,000円

学 生

―

前納

6,000円

3,000円

9,000円

連続講演の希望申込備考欄に連続希望する講演の順番，発表者名，タイトル，(可能なら受理番号)を記入し，同一のセッション名で申込みすること．申込締切後の希望は受付けない．
.

講演日の希望申込時に備考欄に記入のこと．ただし，セッションの日程上希望に添えないこともある．

.

講演者変更および講演取消しについて

申込後の安易な講演者変更や取り消しは認めない．



やむを得ない理由により講演者を変更する場合は，事前に事務局に連絡のこと．当日，変更が生じる場合は，座長の了解を得ること．
ただし，変更する講演者は会員であること．

.

講演発表の際の注意事項





.

プロジェクターは全会場に設置．ただし，パソコンは講演者で用意，操作する．
講演時間は厳守する．
プログラム，参加案内

発表日時などの問合せは， 7 月31日以降とする．



プログラムは 7 月末頃ホームページに掲載予定(会報付録は 9 月 1 日発行号)．

ポスターセッションについて.

展示方法ポスター 1 発表に，パネル 1 枚を準備します．ポスターボードのサイズなどは 8 月にホームページに掲載の「ポスター作成

.

優秀ポスター賞エントリー制です．エントリーした発表を審査員の採点により優秀ポスターを選出し，「優秀ポスター賞」を贈呈しま.

発表者変更発表者が病欠等の場合，申し出があれば代理発表は可能．ポスターのみの掲示も可能，但し，優秀ポスター賞の授賞対象と要領」を参照下さい．
す．
はしない．

鉄鋼協会との共同セッションについて
本会と日本鉄鋼協会との連携強化の一環として下記の共同セッションを実施しています．ただし，講演件数や発表内容によっては関連する
一般講演に移ることもあります．プログラムは両会のプログラムに掲載．
(2015年秋の会場は鉄鋼協会会場)

◯｢チタン・チタン合金」

◯｢超微細粒組織制御の基礎」(

◯｢マイクロ波応用プロセッシング」(2015年秋は実施しない)〃

金属学会会場)

発表に際しての注意相互聴講参加申込による講演発表は不可．



本 会 記 事

講演概要原稿作成要領
講演申込と講演概要原稿は同時提出する．
(※同時に行わない場合は，講演申込として受理されない)
用語日本語または英語．

原稿分量仕上がり A4 判縦 1 頁(題目と共同研究者の部分1/3＋本文2/3頁)
概要集 DVD 発行・発送日 2015年 9 月 2 日(水)※提出された概要原稿分量が規程サイズより大小する場合は，上記サイズに縮小または拡大して掲載いたします．

Word 形式(doc. または docx.)の原稿で提出(WEB 申込では画面上で原稿をアップロード)．



発表者氏名の前に必ず○印を付ける( WEB 申込では画面上

原稿修正提出期限を過ぎた原稿修正・差替は出来ない．



アップロードの際，文字，図表等の品質を確認する．



原稿のサイズ(全講演種別)仕上がり A4 縦頁(右記参照）

で講演者をチェックする)．

※WEB 申込の際は，演題と共同研究者部分をのぞいた本文のみの概要原稿を作成下さい．(大会受付システムトップページ(WEB画面)の雛形をご利用下さい．）

講演大会概要の投稿要領
講演大会概要への投稿を公正かつ適切に行うため，投稿要件に従って講演概要を作成願います．
(投稿の要件)

未発表でかつオリジナリティがあること．



前項にかかわらず，この法人の査読規程に定める範囲において，概要発表内容の重複を認める場合がある．



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．



作成要領に準拠して作成された原稿であること．



著作権をこの法人に帰属することに同意すること．



ミスコンダクトをしないことおよびミスコンダクトをした場合は，この法人の定めるところにより処分または措置を受けることに同意
すること．




宣伝や商用目的とする内容でないこと．

講演大会概要の査読
講演大会概要に投稿された全ての概要は，査読基準に基づいてその分野の専門家が査読を行います．査読結果が「掲載不適当」に該当する
場合は，理由を示して著者に返却することになります．
(査読の基準)

投稿の要件および作成要領に準拠していること．



具体的な記載において次の条件をみたしていること．
題目が妥当であること．
在来研究との関連が明示されていること．
科学的技術的に質の高い，興味ある内容が十分含まれていること．
内容が正確で，記述に問題がないこと．

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan「若手講演論文賞」の募集

日本金属学会・日本鉄鋼協会講演大会の相互聴講のお知らせ

春秋講演大会の一般講演発表およびポスター発表とその特集号(日本金属学会誌および Materials Transactions で年 2 回編集・発行している)の中で学術上，特に優秀な論文に授賞しております．

本会と日本鉄鋼協会との連携強化の一環として，相互聴講を実施

奮ってご応募下さい．

いたします．ご活用下さい．

申込条件

申込方法当日受付



講演大会講演申込時に「若手講演論文賞」応募と応募意思を鉄鋼協会の講演を聴講する場合は，金属学会で従来の参加受付を明確にする．(座長推薦の優秀な講演発表も対象になります)

済ませた後，鉄鋼協会受付で相互聴講の申込をする．



年齢35歳以下の発表者を授賞対象者とする．
秋期講演大会9 月 1 日時点で35歳以下の方鉄鋼協会で発表し，金属学会で聴講のみされる場合，鉄鋼協会で従

一般講演発表者およびポスター発表者に限定する．

して下さい．

2015 年秋期講演大会講演精選論文(Selected Papers fromJIM Spring Meeting(2015))に掲載の下記種別の論文を対象(註)金属学会で講演発表(共同セッション含)する場合は，金属学会

来の参加受付を済ませた後，金属学会受付で相互聴講の申し込みをの正規大会参加申込が必要です．

とする．
会誌「学術論文」または「技術論文」

発表は(金属)でかつ欧文誌「Regular Article」または「Express Regular Article」(鉄鋼の聴講)のみの場合↓
参加登録は(金属)でする．
相互聴講手続きは(鉄鋼)でする．

会誌年秋期大会講演精選論文原稿募集
欧文誌 Selected Papers from JIM Fall Meeting(2015)原稿募集

発表は(鉄鋼)でかつ(金属の聴講)のみの場合↓
参加登録は(鉄鋼)でする．

◎日本金属学会誌「 2015 年秋期講演大会精選論文」 80 巻 3 号およ

相互聴講手続きは(金属)でする．

び 4 号(2016年)掲載

Materials Transactions「Selected Papers from JIM Fall Meeting(2015)」57巻 3 号および 4 号(2016年)掲載◎予備登録締切◎原 稿 締 切

2015年 9 月28日(月)2015年10月13日(火)聴講のみ(概要集 DVD 無し)

3,000円聴講と概要集 DVD(1 冊)

6,000円◎予備登録，投稿および審査方法は，一般投稿論文に準ずる(ホームページの会誌・欧文誌投稿の手引き・執筆要領参照)．
◎欧文誌掲載論文は投稿掲載費用(別刷 50 部寄贈)を必ず負担す
る．(会誌掲載論文は投稿掲載費用無料です)☆今大会からすべての講演申込がインターネット申込となりますので，皆様のご協力をお願い申し上げます．
ご不明な点はご遠慮なくお問い合せ下さい．
問合先 (公社)日本金属学会 講演大会係
TEL 022
223
3685 FAX 022
223
6312
mail: annualm＠jim.or.jp
E

本 会 記 事インターネットによる講演申込・概要原稿提出手順入力された情報および登録された概要原稿は，プログラムおよび講演概要集 DVD にそのまま反映されますので，お間違えのないようにご登録下さい．
インターネットでの申込者は講演者本人に限る． ID (会員番号)，パスワードを使用して，金属学会「大会受付システムトップページ」(https://www.jim.or.jp/convention/2015autumn/)から申込み下さい．なお，申込締切日の 3 日前から申込みが集中殺到し，回線が混雑する
ので，できるだけ早目にお申込み下さい．
秋期講演大会受付システムトップページ → ID 認証画面※1 → 講演申込 → 内容確認・修正 → 登録 → メール通知(申込受理通知)※1本会会員のID(会員番号)，パスワード《講演内容の確認・修正》講演大会プログラムに反映されるので，概要提出日までに WEB 画面から内容確認・修正で変更して下さい．
秋期講演大会受付システムトップページ → 講演大会 MyPage → ID 認証画面※2 → 内容確認・修正 → 登録 → メール通知(修正受理通知)※2申込受理通知に記載された，秋期講演大会用の参加登録番号，パスワード
講演の分類
セッション名(一般，ポスターのみ)

セッション名は，まてりあ第54巻第 5 号256頁の講演セッション一覧から第希望(必須)および第希望(必須)のセッションを選択して下さい．
セッションは，材料と社会セッション，学理・現象・プロセッシング別セッションおよび材料別セッションを問わず選択できます．

シンポジウム講演

まてりあ第54巻第 5 号257頁のテーマ要旨を参照の上，応募するシンポジウム番号を選択する

キーワードキーワードを 1 語以上入力する．(最大10語入力可．）
特に対象とする材料，物質，合金名をキーワードの中に含める．

「若手講演論文賞」
応募

申込条件
 講演大会講演申込時に「若手講演論文賞」応募と応募意思を明確にする．
 年齢35歳以下の発表者を授賞対象者とする．

秋期講演大会9 月 1 日時点で35歳以下の方
 一般講演およびポスターセッション発表者．

会誌または Materials Transactions の特集「講演論文」に掲載済の論文を対象とする．

申込研究者数共同研究者人数最大15名まで，所属機関数10施設まで

所属機関数
申込研究者一覧

インターネット申込は，「申込者」が「講演者」となるようにチェックする．
共同研究者は非会員でも可．

ローマ字氏名所属機関略称

名姓の順で，フルネームで記入する．
慣用の略称で記入する．研究場所と現勤務先が異なる場合は両方記入する．
［例東北大工(現日立中研)］
大学院生と学生の区別それぞれ(院生)，(学生)と所属の後に表示する．
［例東北大工(学生)

東北大工(院生)］

講演題目

和文題目は150バイト(全角75文字)まで，外国人講演の英文題目は200バイトまで．

要旨

プログラム編成の参考となる内容を記入する．
要旨欄に入力できるのは100文字(全角)まで．

概要原稿

全講演 A版頁．Word 文書(雛形あり)で作成し，アップロードする概要原稿の内容と入力したフォームの内容が同じになるようにすること．
内容変更の場合は，概要原稿の修正版を期日内に再提出する．

その他・備考欄連続講演を希望する場合は，連続を希望する講演の順番，発表者名，タイトル，(可能なら受理番号)を記入し，同一のセッション名で申込みをすること．申込締切後の希望は受付けない．
その他の連絡事項など

会員番号

必ず会員番号(ID)を記入する

著作権同意できない場合は申込出来ない

プログラム公開

同意できない場合は申込出来ない

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan新講演セッション一覧(2014年秋期講演大会募集から適用)
材料と社会セッション Materials and Society Sessions
Sessions (4)セッション名

溶接・接合
Welding and Joining

材料別セッションMaterials Sessions

材料と社会
Materials and Society

教育
Education

セッション名

Sessions (38)

歴史
History

エネルギー・電池材料
Energy and Battery Materials

材料と社会
Materials and Society

水素化物・水素貯蔵・透過材料
Hydrides/Hydrogen Storage and Hydrogen Permeation Materials

環境
Environment

センサー材料
Sensor Materials

学理・現象・プロセッシング別セッション
Scientific Principles, Phenomena and Processing Sessions
セッション名

Sessions (35)

水素関連物性・機能・プロセッシング
Hydrogen Related Properties, Functions and Processing

物性基礎
Materials Physics

熱電材料
Thermoelectric Materials
触媒材料
Catalysts
ジェットエンジン・ガスタービン耐熱材料
Heat Resistant Materials for Jet Engines and Gas Turbines

イオン伝導・輸送現象
Ionic Conduction and Transport Phenomena

蒸気発電耐熱材料
Heat Resistant Materials for Steam Powered Generators

磁気機能・磁気物性
Magnetic Functions and Properties

原子力材料
Nuclear Materials

電気伝導・熱伝導
Electrical Conduction and Heat Conduction

磁気記録材料
Magnetic Recording Materials

電子・光物性Electronic Properties and Optical Properties

スピントロニクス・ナノ磁性材料
Spintronics Materials and Nanomagnetic Materials

薄膜・多層膜・超格子物性
Properties of Thin Films, Multilayer Films and Superlattices

ソフト磁性材料
Soft Magnetic Materials

微粒子・ナノ粒子物性
Properties of Fine and Nano Particles

ハード磁性材料
Hard Magnetic Materials

量子ビーム科学
Quantum Beam Science

太陽電池材料
Photovoltaic Materials

拡散・相変態
Diffusion and Phase Transformations

組織制御
Microstructure Control

半導体材料
Semiconducting Materials

熱力学・状態図・相平衡
Thermodynamics, Phase Diagrams and Phase Equilibria

配線・実装・マイクロ接合材料
Interconnection, Packaging and Micro Joining Materials

マルテンサイト・変位型相変態
Martensitic and Displacive Transformations

生体・医療・福祉材料
Biomaterials, Medical Materials and Health Care Materials
力学特性
Mechanics of Materials

テーラーメード医療材料
Tailor-Made Medical Materials

高温変形・クリープ・超塑性High Temperature Deformation, Creep and Superplasticity

鉄鋼材料
Iron and Steel

格子欠陥・格子欠陥制御・プラストン
Lattice Defects, Defect Control and Plastons

Al・Al 合金
Aluminum and Its Alloys

疲労・破壊
Fatigue and Fracture

Cu・Cu 合金
Copper and Its Alloys

粒界・界面Grain Boundaries and Interfaces

Mg・Mg 合金
Magnesium and Its Alloys

高温酸化・高温腐食
High Temperature Oxidation and Corrosion

材料化学
Materials Chemistry

表面・界面Surfaces and Interfaces

摩耗・トライボロジー
Abrasion and Tribology

MEMS デバイス用材料
Materials for MEMS Devices
生体材料基礎Fundamentals of Biomaterials

セラミックス材料
Ceramics

生体構造機能Biostructural Function

自動車用材料
Materials for Automobiles

生体表界面機能
Biosurfaces and Biointerface Functions

航空機用材料
Materials for Aircraft

分析・解析・評価・先端技術
Analysis/Characterization/Evaluation/Advanced
Techniques

分析・評価
Analysis and Characterization

計算材料科学・材料設計
Computational Materials Science and Materials Design

計算材料科学
Computational Materials Science

環境・リサイクル技術
Environment and Recycling

材料プロセッシング
Materials Processing

製造プロセス・省エネルギー技術
Manufacturing Processes and Energy Saving Technology塑性変形・塑性加工
Plastic Deformation and Forming
非平衡プロセッシング
Non-Equilibrium Processing
マイクロ波応用プロセッシング
Fundamentals and Applications of Microwave Processing

構造・機能材料
Structural/Functional Materials

形状記憶材料
Shape Memory Materials
スマート・インテリジェント材料
Smart and Intelligent Materials

凝固・結晶成長・鋳造
Solidification, Crystal Growth and Casting

生体・医療・福祉材料
Biomaterials, Medical Materials and Health Care Materials

Ti・Ti 合金
Titanium and Its Alloys

表界面反応・分析
Surface and Interface Phenomena/Characterization

細胞機能・組織再生
Cell Functions and Tissue Regeneration

電気・電子材料
Electric/Electronic Materials

金属間化合物材料
Intermetallics

腐食・防食
Corrosion and Protection
表面処理・表面改質・コーティング
Surface Treatments and Modification/Coatings

磁性材料
Magnetic Materials

超伝導材料
Superconducting Materials

再結晶・粒成長・集合組織
Recrystallization, Grain Growth and Texture

強度・力学特性
Strength and Mechanical Properties of Materials

エネルギー関連材料
Energy and Related Materials

超微細粒材料（バルクナノメタル)
Ultrafine-Grained Materials (Bulk Nanometals)
粉末・焼結材料
Powder and Sintering Materials
複合材料
Composite Materials
ポーラス材料
Porous Materials
ナノ・萌芽材料
Nanomaterials and Emerging Materials
アモルファス・準結晶材料
Amorphous Materials and Quasicrystals
元素戦略・希少資源代替材料
Elements Strategy/Substitute Materials for Rare Resources

元素戦略
Elements Strategy

レアメタル
Rare Metals

融体・高温物性
Molten Materials and High Temperature Properties

本 会 記 事年秋期講演大会公募シンポジウムテーマ要旨
秋期講演大会(九州大学)におけるテーマ公募によるシンポジウム講演は，下記 5 テーマで実施することになりました．講演申込要領は前記のとおりです．多数の有益な講演と活発な討論を期待いたします．

S1 ナノ構造情報のフロンティア開拓材料科学の新展開 Exploration of nanostructureproperty relationships for materials innovation
結晶の表面，界面，点欠陥等に局在した特徴的な原子配列や電子状態＝ナノ構造が，材料特性に決定的な役割を担う例は極めて多い．近年ナノ構造における個々の原子を直接観察し，その定量的情報を直接的に得るための実験および理論計算に格段の進歩があった．本シンポジウムでは，ナノ材料科学のフロンティア開拓にさらなる弾みを付けるとともに，獲得されるナノ構造情報を具体的な材
料設計・創出に活かすことを目指して，材料科学，応用物理，固体
化学，触媒化学，情報科学など様々な分野からナノ構造の評価・設計，材料・機能創製に関する発表を募り，横断的な議論を行う．
テーマ責任者(シンポジウム chair)
名古屋大学エコトピア科学研究所教授 武藤俊介
Email: smutoh＠nucl.nagoyau.ac.jp(シンポジウム cochairs)
物材機構 吉田英弘 東大 溝口照康 名大 豊浦和明
京大 世古敦人

金属間化合物材料の新たな可能性 New Perspectives in Structural and Functional Intermetallics Alloys

S2

本シンポジウムは，2002年秋期大会以来14年連続の企画である．
TiAl ，遷移金属シリサイドといった高温構造材料としての金属間化合物ならびに形状記憶合金，熱電変換材料といった機能性金属間化合物は，用途は異なるものの，その力学特性ならびに機能特性
は，化合物特有の規則原子配列，相安定性，格子欠陥といった共通の因子に支配されている．このような特性と組織の相関は，原子直視電子顕微鏡法，計算材料科学のみならず 3D 積層造形法など新たなプロセス技術の発展によって近年急速に理解が深まり，金属間化合物の研究に新たな展開が生まれている．本シンポジウムは，構造用化合物ならびに機能性化合物およびそのキャラクタリゼーショ
ン，計算機シミュレーションに関して広く講演を募り，大学，企業，研究所の研究者の活発な議論の場を提供するとともに，これら研究者の有機的連携を促進することを目的としている．我が国の研究のアクティビティを一層高めるとともに，従来の構造用金属間化合物のみならず，金属間化合物がその特性を存分に発揮できる新しい研究領域を開拓することを狙って企画した．
テーマ責任者(シンポジウム chair)
京都大学大学院工学研究科教授 乾 晴行
Email: inui.haruyuki.3z＠kyotou.ac.jp(シンポジウム cochairs)
東工大 竹山雅夫 北大 三浦誠司 東北大 吉見享祐
阪大 安田弘行 東工大 木村好里

S3水素エネルギー材料

Hydrogen Energy MaterialsVI
地球環境，温暖化の抑制に加え，エネルギーセキュリティの観点から，水素エネルギー社会の構築が強く求められている．水素社会実現に必須な技術要素，すなわち水素の製造，輸送・貯蔵，利用に係る材料学的課題については，これまでに開催された「水素エネル
ギー材料～」にて，多くの参加者により活発に議論されてきた．シリーズとして開催される本シンポジウムでは，これまで取り組んできた「エネルギーとしての水素」および「材料開発・機能設計のための水素」に関連する材料の研究を深化させる．また，材料
合成，構造解析，計算科学，組織制御等を専門とする研究者が密にま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan

情報交換し，各自の得意とする専門・技術を融合することで，新たな材料科学の萌芽も期待される．
テーマ責任者(シンポジウム chair)
金沢大学准教授 石川和宏
Email: nobuhirotsuji＠mtl.kyotou.ac.jp(シンポジウム co
chairs)
東北大 折茂慎一 産総研 中村優美子 豊田中研 三輪和利
広島大 市川貴之 九大 李 海文

S4機能性ホイスラー合金研究の最先端

The latest

research on various functional Heusler alloys
L21/C1b 規則構造を持つホイスラー合金は，その構成元素の豊富な組み合わせにより，磁気・伝導・構造特性が大きく変化し，その機能性は，高スピン偏極率・低ダンピング材料，高磁気異方性材
料，磁気冷凍材料，形状記憶合金材料，高性能熱電材料など極めて多種多様である．我が国ではホイスラー合金材料研究に関し，世界屈指の研究者が各研究分野において活躍しているが，分野間の隔たりは大きく，それぞれの持つ知識や情報を一堂に会して共有する機会はほぼ皆無である．材料研究のメッカたる金属学会において本シンポジウムを開催し，各分野で活躍する研究者が集まり講演・議論することは，ホイスラー合金に関する最新の研究成果を知るだけではなく，各々が現在抱えている課題，試料作製法のノウハウや最先端の評価手法などの情報を共有化することに繋がる．これにより，問題に対する新たな解決策や新規な材料開発へと発展することが大きく期待される．
テーマ責任者(シンポジウム chair)
物質・材料研究機構 宝野和博
Email: kazuhiro.hono＠nims.go.jp(シンポジウム co
chairs)
東北大 水口将輝 物材機構 桜庭裕弥 東北大 梅津理恵

S5

キンク変形ダイナミクス

Kink Deformation Dy-

namics塑性異方性の強い HCP 構造を基本構造とする結晶性材料の塑性
変形機構の一つとして，キンク変形がある．半世紀程前からキンク
変形の存在は知られていたが，最近，このキンク変形による結晶性
材料の強度特性に関する研究が盛んに行われるようになった．例えば，長周期積層構造(LPSO)相を有するマグネシウム合金の塑性変形には，キンク変形が大いに関わっており，優れた強度を示すことが明らかになった．また，MAX Phase と呼ばれるセラミック材料
においては，キンク変形により延性が発現することなど，興味深い研究成果が報告された．本シンポジウムでは， 2014 年春期大会で開催された公募シンポジウム「塑性異方性の強い結晶性材料のキン
ク変形ダイナミクスと強化機構」で議論された新強化原理や力学特性において，最新の研究成果の紹介とさらに深い議論を行う場を設けるべく，本シンポジウムを企画した．本シンポジウムでは，キンク変形，キンク強化，回位などをキーワードとする講演を募集する．
テーマ責任者(シンポジウム chair)
九州大学教授 中島英治
Email: nobuhirotsuji＠mtl.kyotou.ac.jp(シンポジウム co
chairs)
北見工大 大橋鉄也 九大 東田賢二 阪大 中谷彰宏
東大 阿部英司 熊本大 河村能人年秋期(第回)講演大会ご案内ならびに参加申込みについて
今秋講演大会は，9 月16日(水)から18日(金)まで九州大学伊都キャンパス(福岡市西区元岡744)を会場として開催いたします．大会懇親会
は 9 月16日(水)に行われます．以下のご案内と申込要領をご参照の上，お早めにお申込み下さい．
尚，参加申込みは，すべてインターネット申込となります．
日
日

時

行

程

事

場

所

月
日(水)

900～ 940
1000～1700
1200～1700

各賞贈呈式

1830～2030

懇親会

開催場所は次号 6 号でお知らせします

学術講演会

九州大学

伊都キャンパス

学術講演会

九州大学

伊都キャンパス

学術講演会

九州大学

伊都キャンパス(福岡市西区元岡744)

ポスターセッション

月
日(木)

900～1700
月
日(金)

900～1630

参加申込要領インターネットによる事前の大会参加申込みおよび懇親会参加の申込み 〈登録期間〉月日(水)～月日(月) 
大会参加申込み URL

http://www.jim.or.jp/convention/2015autumn/

予約申込締切後，予約申込者へ大会参加証，概要集 DVD を送付します．懇親会参加申込をされた方には，懇親会参加券もあわせてお送りします．なお，領収書は，決済完了後に申込画面から各自印刷下さい(WEB 画面講演大会 Mypage よりダウンロード)．8 月11日以降は当日申込となります．当日申込をご希望の方は，会場受付にて直接お申込下さい．

◆大会参加費(講演概要集 DVD 代含む)

※年会費とは異なります．

参加費・講演概要集 DVD・懇親会の消費税扱については，ホームページ(一覧表 PDF)をご参照下さい．
予約申込締切日

月
日(月)(申込および入金期日)
予約申込(インターネット申込・事前支払い)

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

9,000円

10,000円

学生員※

6,000円

6,500円

会員資格

非会員

一般

19,000円

20,000円

非会員

学生(大学院生含む)

14,000円

15,000円※

学生員 卒業予定変更等により会員種別に相違がある場合，事前に会員種別の変更手続きを行ってから，大会参加をお申込下さい．

◆懇親会費(消費税込み)※詳しくは，ホームページおよびまてりあ号にてお知らせいたします．(予約申込締切日8 月10日(月))◆支払方法
クレジットカードおよびコンビニ振込決済をご利用頂けますが，コンビニ決済の場合は，手数料をご負担願います．また，入金後のご返金は致しかねます．8 月10日(月)の入金日をもって予約申込完了となります．

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

会員価本体3,810円＋税

定価本体10,000円＋税

参加申込・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  0222233685



送料360円

FAX 0222236312 Email: member＠jim.or.jp%

本 会 記 事年月日(火)必着
公募締切 
書類送付先〈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

附属量子エネルギー材料科学国際研究センター
教授
問合せ先主任研究員(教授，テニュア職)名，

属

専門分野

そ の 他

応募書類」と朱書きし，書留で郵送すること

◇大阪大学
公募人員

FAX 0292674947%

Emailnagai＠imr.tohoku.ac.jp
封筒に「量子エネルギー材料科学国際研究センター
助教

接合科学研究所

教員公募◇

教授名
(大阪大学は男女共同参画を推進しています．女性研究

原子分子材料科学高等研究機構
材料科学，または材料科学と関連する物理学，化学，

永井康介

 029
2673181

ジュニア主任研究員(准教授，テニュアトラック職)名所

永井康介

量子エネルギー材料科学国際研究センター教授◇東北大学原子分子材料科学高等研究機構
主任研究員(教授)，ジュニア主任研究員(准教授)公募◇
募集人員〒3111313 茨城県東茨城郡大洗町成田町21452
東北大学金属材料研究所者の積極的な応募を期待します．）
所

属

または数学

大阪大学接合科学研究所 スマートプロセス研究センタ
ー 信頼性評価・予測システム学分野

応募資格

博士号取得者着任時期

2016年 1 月 1 日
 カバーレターロ・ミクロ組織形成に及ぼす影響の理解，溶接・接合部




履歴書

研究を行い，溶接・接合における材料科学の進歩・発展




業績リスト




今までの研究概要(3 ページ以内)

応募資格

博士の学位または外国の Ph.D. を有する方．



研究計画(3 ページ以内)

着任時期

採用決定後，可能な限り早い時期

照会可能者(2 名)

任期間の定めなし

提出書類

専門分野

の品質・信頼性評価や経年変化予測に関する基礎・応用に寄与できる方．

上記をすべて英文で作成のこと
年月日(日)応募締切 
提出方法

材料科学的視点に基づき，溶接・接合プロセスがマク

期

選考方法

書類審査(必要に応じて面接を実施)

応募要領

下記住所に郵送，もしくはメールで提出．応募書類は返




却しません

必要書類
履歴書(写真貼付)

問合せ・書類送付先

研究業績目録(査読付原著論文，国際会議論文，著書，総〒980
8577 仙台市青葉区片平 211

説・解説，特許，その他に分類下さい．原著論文がインパク

東北大学原子分子材料科学高等研究機構

トファクターを有する場合はインパクトファクターを，また

事務部門長

塚田

 0222175922

捷

被引用件数も併記して下さい)Email: kobo2015＠wpiaimr.tohoku.ac.jp
詳細は下記 URL を必ず参照のこと

主要論文別刷(5 編以内，コピー可)

http: // www.wpi aimr.tohoku.ac.jp / jp / about / staff /20150302_000540.html

着任後の研究教育活動の計画と抱負(A4 用紙 2 ページ程度)
科研費等外部資金獲得の状況(代表者あるいは分担者を明記)

これまでの研究業績の概要(A4 用紙 2 ページ程度)その他の特記事項(受賞，国内外での学会活動，社会活動，産学官連携など)◇東北大学金属材料研究所
附属量子エネルギー材料科学国際研究センター
助教 公募◇
公募人員

助教名(任期 7 年

所

東北大学金属材料研究所

属

審査により再任 1 回 3 年可)附属量子エネルギー材料科学国際研究センター
専門分野

提出書類

応募締切日 年月日(火)必着

応募書類の提出先〒567
0047 茨木市美穂ヶ丘111
大阪大学接合科学研究所 庶務係長宛
 0668798677
封筒に「大阪大学接合科学研究所

センターにおける国内外の研究者の共同利用の推進．

テム学分野教員応募書類在中」と朱書し，簡易書留で郵送

せん．

就任時期




原子力関連材料やアクチノイド科学などの研究および本意欲的に取り組んでいただける方であれば経験は問いま

公募資格

2 名の方からの推薦書(別送または別封)，
または応募者について所見を伺える方 2 名の氏名と連絡先

信頼性評価・予測シスのこと．応募書類は原則として返却しません．
本件に関する問合せ先博士の学位を有する方，あるいは 2016 年 3 月末までに〒567
0047 茨木市美穂ヶ丘111

学位取得見込みの方．

大阪大学接合科学研究所長

決定および学位取得後のなるべく早い時期．

 0668798640

 履歴書(写真貼付)
 研究業績リスト(原著論文，国


田中

学

Email: tanaka＠jwri.osakau.ac.jp
接合科学研究所 HP: http://www.jwri.osakau.ac.jp/index.jsp

際会議プロシーディングス，著書・解説，招待講演，そ 主要論文別刷 3 編(コピー可)  これ 着任後の研究展望
までの研究の概要(2,000 字程度) の他に分類)( 2,000字程度)

 推薦書または照会可能者 1 

2 名の氏

名と連絡先

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan◇愛媛大学大学院理工学研究科

教授

教授名

所

物質生命工学専攻機能材料工学コース

属(注 1)応募の秘密については厳守致します．なお，応募書類の返却
はいたしませんので，ご了承下さい．
(注 2)採用内定者は採用までに健康診断を受診する必要があります

公募人員
専門分野

公募◇

(受診結果により内定が取り消される場合があります．）

ナノ構造制御金属・合金，微細構造解析など〒1068450 東京都港区六本木 199六本木ファーストビル 4 階

博士あるいは Ph.D. の学位を有する方または取得見込

原子力規制委員会原子力規制庁長官官房人事課

金属材料工学およびその関連分野，特に先進的ミクロ・

応募資格

書類送付先

みの方
着任時期
任

期

山崎，千葉

2015年10月 1 日以降のできるだけ早い時期
なし

選考方法

書類審査および面接

提出書類

 履歴書
◯

原子力規制委員会原子力規制庁長官官房人事課
山崎，千葉 035114
2104(直通)

 研究業績
◯ 今後の活動の抱負◯

 教育業績
◯ その他の業績◯

 これまでに獲得した研究助成一◯

 主要な研究業績の別刷(5 編以内)
◯

覧

問合せ先

 応募者につ◯集

いて所見を求め得る方 3 名以内の氏名・役職・連絡先会

年月日(金)必着
応募締切 
書類送付先

愛媛大学大学院理工学研究科物質生命工学専攻機能材
料工学コース

問合せ先◇レアメタル研究会◇〒790
8577 松山市文京町 3 番
教授■主催レアメタル研究会
主宰者東京大学生産技術研究所 教授 岡部

武部博倫

協

力(一財)生産技術研究奨励会(特別研究会 RC40)

http://www.ehimeu.ac.jp/information/employment/

共催東京大学マテリアル工学セミナー

協賛(一社)軽金属学会，(一社)資源・素材学会，(公社)日本

index.html
同コース コス長

教授

平岡耕一

化学会，(公社)日本金属学会，(一社)日本チタン協会，

 0899279885(一社)日本鉄鋼協会

Email: hiraoka.koichi.mk＠ehimeu.ac.jp◇原子力規制庁行政職員(経験者)の公募◇
募集人員

合計で
名程度(予定)

内

募集内容

容

詳

細

着任時期

徹

詳細は下記 URL を参照のこと．

(五十音順)■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
〒1538505 目黒区駒場 46
1
(最寄り駅駒場東大前，東北沢，代々木上原)■参加登録・お問い合わせ岡部研

学術支援専門職員宮嵜智子

(tmiya＠iis.utokyo.ac.jp)＊研究会ホームページ＊

http://www.okabe.iis.utokyo.ac.jp/japanese/rc40_ j.html




安全審査官




原子力保安検査官及び原子力施設検査官



原子力防災専門官〈平成27年度

ほか

下記ホームページをご参照下さい．

■

第66回

http://www.nsr.go.jp/nra/employ/20150415_01.html
2015年 7 月以降(予定)

■
■

第67回
第68回

■

第69回

■

第70回

応募締切 
年月日(金)(当日消印有効)

レアメタル研究会の予定(2015.3.3現在）〉

2015年 7 月17日(金)(7 月10日から変更になりました)
2015年 9 月18日(金)2015年11月27日(金)2016年 1 月 8 日(金)★貴金属シンポジウム(第 3 回)＋新年会★(合同開催)

応募方法

2016年 3 月11日(金)(平成27年度



履歴書(顔写真を貼付したもの)(指定様式)



職務経歴書(指定様式)

最終学歴に係る卒業証明書■第回 
年月日(金)
～

小論文(以下の 2 テーマについて，各2,000字程度で述べるこテーマ鉱物資源，鉱山開発，レアアースの開発などと)(指定様式)

時間午後300～

講演

 これまでの実務経験や専門性を踏まえ，原子力規制庁職員とし◯てどのような貢献ができると考えているか．

静岡大学

大学院理学研究科

地球科学専攻 教授 森下祐一 講師(45分)(別の講演となる可能性あり)てどのように考えているか．

東京大学

生産技術研究所 教授 岡部徹 講師

ライナスプロジェクトをはじめとするレアアース事業とサプライ

原子力規制委員会が指定する日までに勤務証明書等を提出していチェイン

ただきます．

双日株式会社

化学部門 環境資材本部 資源化学品部
エレクトロマテリアル課 課長補佐 左藤富士紀 講師

証明書等を提出できない場合又は虚偽の記載がなされている証明書等があった場合には，採用予定が取り消される場合があります．

コンベンションホール

レアアースをはじめとするレアメタルに関する最近の話題(仮)※指定様式は原子力規制委員会ホームページをご覧下さい．
※応募資格を満たしているかどうかを確認するため，合格者の方はAn 棟 2F

鉱物資源研究と鉱山開発現状と将来(仮)(60分) 今後の原子力の安全をどのように確保していく必要があると考◯えているか．さらに原子力規制委員会の今後の取り組みについ最終回)

午後630～研究交流会・意見交換会(An 棟 2F

ホワイエ)

 においては，所定の記載欄に希望する業務内容を明記す※上記の においては，るとともに，英語能力について記載して下さい．

■第回 
年月日(金)～ においては，ご自職務の内容及び経験年数を明記して下さい．

テーマ走るレアメタル，働くレアメタル

身の実務経験の具体的な記載をして下さい．

時

間午後300～

宛先にご自身の住所・氏名を記載し， 82 円切手を貼付した封書

講演

(長形 3 号)を同封の上，下記まで郵送(簡易書留)にて応募下さ自動車に使われるレアメタルの現状と将来(仮)(60分)

い．



トヨタ自動車株式会社

An 棟 2F

コンベンションホール

材料技術統括室 主査 野田克敏 講師

本 会 記 事走るレアメタル，働くレアメタルについて(仮)(45分)
東京大学

徹 講師

募集期間

1 件30～80万円，4～6 件以内(総額300万円以内)
2015年 4 月 1 日～2015年 6 月15日(必着)．

～自動車・ロボッ

応募方法

詳細は下記ホームページをご参照下さい．

連 絡 先〒5310072 大阪市北区豊崎 39
7

生産技術研究所 教授 岡部希土類(レアアース)産業の過去・現在・未来

助成金額

ト産業などへの貢献～(仮)(60分)
株式会社 三徳

午後630～代表取締役社長 岡田研究交流会・意見交換会(An 棟 2F

力 講師

公益財団法人 泉科学技術振興財団

http://www.izumizaidan.jp/
 066373
1811 Email: info＠izumizaidan.jp

ホワイエ)★備考関連研究会＜米国版レアメタル研究会(RMW)のご案内＞

Workshop on Reactive Metal Processing (Reactive Metal Wor-助

kshop)■RMW11 February 19 (Fri)20(Sat), 2016, Cambridge, MIT成

国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発
機構(NEDO)助成事業「戦略的省エネルギー技術革新プログラム」
提案者募集のお知らせ＊Reactive Metal Workshop の HP＊

http://www.okabe.iis.utokyo.ac.jp/coretocore/rmw/「戦略的省エネルギー技術革新プログラム」とは，高い省エネル助

ギー効果が見込まれる技術開発に対して助成する制度です．平成成

27年度第 2 回公募は 7 月頃に実施する予定です．
対 象 者 原則として，日本国内に研究開発拠点を有している企(公財)泉科学技術振興財団
平成
年度研究助成・研究会リーダー助成の募集
研究助成

業，大学等の法人
公募案内

2015年 7 月頃(予定)詳細決定後( 6 月頃)， NEDO ウェブページに掲載しま

問合せ先す．http://www.nedo.go.jp/koubo/index.html
国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機

公募期間

高度機能性材料およびこれに関連する科学技術の基礎研
究分野における真に独自の発想に基づく新しい研究に対する助成

助成金額 1 件100万円以下，40件．
研究会リーダー助成 国内で平成 28 年 1 月～ 12 月に開催される機構(NEDO)「戦略的省エネルギー技術革新プログラム」事務局

Email: shouene＠ml.nedo.go.jp

能性材料科学分野におけるワークショップ，フォーラム
等萌芽的なグループ研究会を主導するリーダーに対する
助成

◇

◇

◇

(2015年 2 月21日～2015年 3 月23日)

正

員

阿部真之
学

生

大阪大学

小松誠幸

独立行政法人 物質・材料研究機構

寺西利治

京都大学

多田佳史
手面
学

鶴見大学

松儀亮太

京都大学

CHEN Jing

京都大学

員

浅野道春
岡 美嶺人

九州大学
筑波大学

筑波大学

外国一般会員KANG Heon

Yonsei University

外国学生会員An ZhenNorthwestern Polytechnical
University

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan日 本 金 属 学 会 誌 掲 載 論 文

Materials Transactions 掲載論文

Vol. 79, No. 5（2015）

Vol. 56, No. 5（2015）

オーバービュー(解説論文)―Overview―
Visualization of Electrochemical Reactions in AllSolid-State Li-Ion Batteries by Spatially Resolved
Electron Energy-Loss Spectroscopy and Electron
Kazuo Yamamoto, Yasutoshi Iriyama andHolography

電子線ホログラフィーを用いた界面領域の磁性の研究
村上恭和
論

文

Tsukasa Hirayama

トリエタノールアミンを含むジンケート浴からのZn
Fe 合金電析挙動
中野博昭

荒川真吾

大上

悟

小林繁夫

溶融亜鉛めっき工程における焼鈍前酸化促進処理によるシリコン含有鋼板のめっき性改善
飛山洋一

多田雅彦

藤田

栄

竹山雅夫

水素吸蔵合金を用いたソフトアクチュエータ用
ZrxTi1－xMn0.8V0.2Ni0.9M0.1(M＝Ni, Al, Fe, Cu)合金
榊 浩司 Hyunjeong Kim 榎 浩利
の開発
細野美奈子

吉村真一

井野秀一

中村優美子

高温溶体化処理による歯科鋳造用金銀パラジウム合金
硬化機構に対する濃度変調の役割
田中康弘

池下雄一

Al 0.62 mass  Mg 0.32 mass  Si 合金の引張変形特性に及ぼす時効析出形態の影響
秋吉竜太郎

池田賢一
高田 健

波多
高橋

聰
淳

中島英治
潮田浩作

笠間丈史
金子賢治

固液共存温度域での保持中の初晶 bSn の変化に及ぼ
長友康浩 江阪久雄 篠塚 計
す保持温度の影響
ODS フェライト鋼の高温引張試験における粒界辷り増田紘士 谷口 聡 佐藤英一の二次元的観察杉野義都

鵜飼重治

Martensitic Transformation andProperties of Ti-Nb Base Alloys

Superelastic

Hee Young Kim and Shuichi Miyazaki―Regular Articles―
Materials Physics

The Effect of Aluminum on Microstructure andMechanical Properties of ATI 718Plus Alloy
Minqing Wang, Qun Deng, Jinhui Du, Zhiling Tian andJing Zhu

The Effect on Diesel Injector Wear, and Exhaust
Emissions by Using Ultralow Sulphur Diesel
De-Xing Peng
Blending with BiofuelsComparison of Structural Relaxation Behavior in
As-Cast and Pre-Annealed Zr-Based Bulk Metallic
Glasses Just below Glass Transition
Osami Haruyama, Kazuyoshi Yoshikawa,
Yoshikatsu Yamazaki, Yoshihiko Yokoyama andTakeshi Egami

Molecular Dynamics Analysis of the Microstructure of the CaO-P2O5-SiO2 Slag System with
Varying P2O5/SiO2 Ratios
Guozheng Fan, Jiang Diao, Lu Jiang, Zhen Zhang andBing Xie
Microstructure of Materials

Phase Formation and Interfacial Phenomena of
the In-Situ Combustion Reaction of Al-Ti-C in
Ilguk Jo, Seol Jeon,
TiC/Mg Composites
Eunkyung Lee, Seungchan Cho and Heesoo Lee

Effects of Molybdenum Microstructures on SputJhewn-Kuang Chen, Bing-Hua Tsai andtered Films
Hung-Shen Huang
Mechanics of Materials

◇

◇

◇

Evaluation of Dislocation Density for 1100 Aluminum with Different Grain Size during Tensile
Deformation by Using In-Situ X-ray Diffraction
Hiroki Adachi, Yoji Miyajima,
Technique
Masugu Sato and Nobuhiro Tsuji

Evolution of Permeability during Fracturing
Processes in Rocks under Conditions of Geological
Takashi Fujii, Takahiro Funatsu,
Storage of CO2
Yasuki Oikawa, Masao Sorai and Xinglin Lei



本 会 記 事Simulation of Apparent Elastic Property in the
Two-Dimensional Model of Aluminum Foam SanSawei Qiu, Xinna Zhang, Qingxian Hao,dwich Panels

Recovery of Platinum from Chloride Leaching
Solutions of Spent Reforming Catalysts by Ion
Pan-Pan Sun, Tae-Young Kim,
Exchange

Renjun Dou, Yan Ju and Yuebo Hu

Byoung-Jun Min, Hyoung-Il Song and Sung-Yong Cho―Express Regular Articles―
Numerical Simulation of a U-Shaped ACFM
Wenpei Zheng, Laibin Zhang, Yinao Su andInducer

Materials Chemistry

Effect of Alloying Elements and Generation of
Hydrogen Gas on Zincate Treatment and Electroless Nickel-Phosphorus Plating of Aluminum AlKoji Murakami, Makoto Hino, Norihito Nagata andloys

Taian Fang

Effects of Cu Addition on the Microstructure andLocalized Corrosion Resistance of Hyper Duplex
Stainless Steels Aged at 748 K

Teruto Kanadani
Materials Processing

Examination of Electrical Conduction of Carbonyl
Yongquan Ye, Xiaoqiang Li,
Iron Powder Compacts
Donghai Zheng, ShengGuan Qu and Yuanyuan Li

Kyeong-Ho Kong, Soon-Hyeok Jeon, Soon-Tae Kim,
Do-Hyang Kim, Byoung-Jin Kim, Hwan-Uk Guim,
Moon-Byung Moon and Yong-Soo Park

Estimation Procedure for Volume Fraction of
Minor and Rod Phase Aligned Unidirectionally in a
H. Esaka, J. Machida and K. Shinozuka
MatrixSolid/Powder Clad Ti-6Al-4V Alloy with Low
Young's Modulus and High Toughness Fabricatedby Electron Beam Melting
Naoko Ikeo, Takuya Ishimoto, Natsumi Hiramoto,
Hidetsugu Fukuda, Hiroyuki Ogisu, Yutaro Araki and
Takayoshi Nakano

Relation between the Solidification Condition andVolume Fraction of Rod-Like Eutectic Cu6Sn5
Phase in the Eutectic Structure in Sn-Cu Alloys

Effect of Heat Treatment on Ordered Structures
and Mechanical Properties of Fe-6.5 massSi AlHui Li, Yong-Feng Liang and Feng Yeloy

H. Esaka, J. Machida, Y. Takamatsu and K. Shinozuka

Accurate Prediction of Welding Stress Evolution
by Considering Improved Phase Transformation
Yongzhi Li, Hao Lu, Chun Yu and Yixiong Wu
Model

Amenability Testing of Fine Coal Beneficiation
Using Laboratory Flotation Column

Effect of Carbon Content on Heat Treatment
Behavior of Multi-Alloyed White Cast Iron for
Jatupon Opapaiboon,
Abrasive Wear Resistance

Chul-Hyun Park, Nimal Subasinghe and Oh-Hyung Han―Express Rapid Publication―
A Trial on Detecting Fluctuations in Bulk Metallic
Glass Beams by Strain Contrast Variation
Use of High Energy Small-Angle ScatterMethod
Hiroshi Okuda, Yusuke Maezawa, YoshihikoingPrasonk Sricharoenchai, Sudsakorn Inthidech andYasuhiro Matsubara
Engineering Materials and Their Applications

Load Dependence of Nanoindentation Behaviour
and Phase Transformation of Annealed SingleCrystal Silicon

Yokoyama, Shinji Kohara and Shojiro Ochiai

Woei-Shyan Lee and Shuo-Ling Chang
Environment◇

Electrochemical Leaching of Tungsten from Hard
Metal Alloy Using Molten Sodium Hydroxide◇◇

Yuki Kamimoto, Masanori Kamiya, Ren Kasuga,
Takeshi Hagio, Kensuke Kuroda and Ryoichi Ichino

まてりあ

第
巻

［新役員紹介］2015年度新役員紹介［巻 頭 言］会長就任のご挨拶［最近の研究］放射光を利用したベルク・バレット法による 4H
SiC 中の転位の観察 ………………………松畑洋文［新 進 気 鋭］ナノ制限空間における物質の構造と挙動についての透過電子顕微鏡観察 ……………………小林慶太

第号

予告

［入 門 講 座］測定の不確かさ評価について 1 ―不確かさとは何か― …………………………………………城野克弘―他―(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巻第号

巻 頭 言

軽金属材料の塑性加工技術と数値シミュレーションの最前線」特集号に寄せて/濱崎 洋
高比強度・高成形性軽金属板材の研究開発/井上博史
軽金属板材の塑性変形特性 ―測定とモデル化の手法―/桑原利彦・吉田健吾

解

説

予定〉

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan

双晶回復を考慮した結晶塑性有限要素法によるマグネ
シウム合金の変形挙動予測/浜 孝之
効果的な CAE の活用方法/鳥飼 岳年春期(第回)講演大会記録
2015 年春期講演大会は， 3 月 18 日から 20 日の期間，東京大学駒場キャンパスにおいて開催した．
大会参加者

1,322 名(一般 744 名，学生員 373 名，非会員一般 90名，非会員学生24名，相互聴講91名)

721件
3 月18日 ( 900～ 940) 開会の辞，大韓金属・材料学会代表挨
講演発表件数拶，TMS 代表紹介，各賞贈呈式( 900
番教室)

8 名(物性部門 1 名，組織部門 2 名，力学特性部門 1 名，材料化学部門 1 名，材料プロセシング部門 1 名，

第回功績賞贈呈式

工業材料部門 1 名，工業技術部門 1 名)に対し賞状ならびに賞牌贈呈(受賞者本誌193頁)．
第回谷川・ハリス賞贈呈式
第回増本量賞贈呈式

2 名に対し賞状ならびに副賞贈呈(受賞者本誌196頁)．

( 950～1140) 学会賞受賞記念講演，本多記念講演

第回若手講演論文賞贈呈式(900番教室)(1300～1705) 一般講演，シンポジウム講演，受賞講196頁)．
第回特別功労賞

演(1 号館，5 号館12会場)(1230～1700) ポスターセッション(21COMCEE)

名誉員推戴式(1800～2000) 懇親会(コミュニケーションプラザ南館 1 階カフェテリア若葉)

4 名に対し賞状ならびに賞牌贈呈(受賞者本誌195頁)．

3 名に対し賞状贈呈(受賞者本誌

1 名に対し賞状贈呈(受賞者本誌197頁)．
新名誉員 2 名に対し推薦状ならびに名誉員章贈呈(受賞者本誌197頁)．
第回学会賞受賞記念講演(3 月18日)

3 月19日 (1300～1725) 一般講演，シンポジウム講演，名誉員
推 戴 記 念 講 演 ， 受 賞 講 演 ， Young「分子軌道法による合金設計」

Leader International Scholar 講演，共同セッション(1 号館，5 号館18会場)

第回本多記念講演会(3 月18日)

3 月20日 ( 900～1625) 一般講演，シンポジウム講演，受賞講
演，共同セッション(1 館，5 号館

豊田理化学研究所フェロー・名古屋大学名誉教授 森永正彦 君「マルテンサイト変態の核生成に関する一考察と鉄基形状記憶合
金に現れる巨大弾性的ひずみと臨界点」
大阪大学教授 掛下知行 君

15会場)
総合受付(1 号館 1 階)，金属組織写真

3 月18日～3 月20日

展示(5 号館 2 階)，付設機器・カタログ展示会(1 号館 1 階)
開会の辞
新家光雄会長より開会の挨拶があった．
森永先生によるご講演．

掛下先生によるご講演．

大韓金属・材料学会代表挨拶(3 月18日)
本会と大韓金属・材料学会との学術交流協定にもとづき，Jong

Soo Woo 会長が来日し挨拶した．

懇親会(3 月18日)
学内のコミュニケーションプラザ南館 1 階カフェテリア若葉において日本鉄鋼協会と合同で開催(参加者は 275 名，本会への申込
者・招待者117名)．
開会の辞・司会

東京大学

来賓挨拶

東京大学

日本金属学会会長挨拶
日本鉄鋼協会会長挨拶・乾杯
開会の挨拶新家会長

日本語で挨拶をされた JongSoo Woo 会長

懇

教授 榎

学

副学長 前田正史

東北大学教授 新家光雄

東京工業大学教授 加藤雅治

談

閉会の辞

東京大学

教授 榎

学

TMS 代表紹介(3 月18日)
本会と TMS との国際交流促進協定にもとづき，TMS から第10
回 Young Leader International Scholar として来日した代表者 1 名の Qizhen Li 氏が紹介された．
各受賞贈呈(3 月18日)
各受賞贈呈の前に会長の式辞があり，続いて贈呈があった．
第回学会賞贈呈式

森永正彦君に対して賞状ならびに賞牌贈呈．

新家会長のご挨拶．

新名誉員 Urban 氏ご夫妻と一緒に．

(受賞者本誌189頁)
第回学術功労賞贈呈式

3 名に対し賞状ならびに賞牌贈呈(受賞者本誌190頁)．
第回技術賞贈呈式

3 名に対し賞状ならびに賞牌贈呈(受賞者

本誌190頁)．
最優秀賞 1 件および優秀賞 1 件に対し賞状ならびに賞牌贈呈(受賞者本誌191頁)．

第回金属組織写真賞贈呈式
第回研究技術功労賞贈呈式(受賞者本誌192頁)．



10 名に対し賞状ならびに賞牌贈呈

TMS Young Leader Li 氏を囲んで． 大学キャンパス内での懇親会風景．

本 会 記 事

学術講演会(3 月18日～20日)
最終講演件数721件

第回男女共同参画ランチョンミーティング(3 月20日)

欠講 1 件(講演番号一般 No. 317)

「金属材料分野での多様なキャリアパス」をテーマに Joint JIM/TMS Young Leader International Scholar Program として，

学会賞受賞記念講演 1 件，本多記念講演 1 件
公募シンポジウム講演 6 テーマ124題

TMS から派遣された代表者 Qizhen Li 氏とエイチ・シースタル
株 宮下直子氏が英語で講演を行った．
ク(基調講演39題，応募講演85題)
一般講演442題(功績賞授賞講演 6 題，谷川・ハリス賞受賞講演 4
題，増本量賞受賞講演 2 題，技術賞受賞講演 3 題，名誉員推戴記念講演 1 題，Young Leader Scholar 講演 1 題含む)
共同セッション17題
ポスターセッション119題
講演会場

18会場
宮下直子氏によるご講演．

Dr. Qizhen Li 氏によるご講演．

第回ポスターセッション(3 月18日)

3 月 18日 1230～ 1700に 21COMCEE 3 階の 3 教室で 119件のポスター発表が行われ，そのうち優秀ポスター賞にエントリー

付設機器・カタログ等展示会(第回)

および審査対象となっている101件の内容・発表について審査が機器展示 26 社，書籍展示 1 社，カタログ展示 2 社が出展した．
展示会場は 1 号館 1 階 1 室および受付に併設し開催した．春期

行われた．

講演大会では過去最高の出展数であった．各社のご厚意に感謝い

第 1 部(1230～1430)58件，第 2 部(1500～1700)61件のたします．

二部構成で開催．
一般講演は 15 時で終了とし，多数の聴講者がポスターセッシ
ョン会場へ足を運んでいた．

3 月19日「優秀ポスター賞」20名が決定し，受賞者を受付前に掲示した(受賞者本誌198頁)．
金属学会・鉄鋼協会共同セッション「チタン・チタン合金」20題(金属13題，鉄鋼 7 題)は 3 月19日，
金属学会 Q 会場で開催した．
「超微細粒組織制御の基礎」 4 題(金属 1 題，鉄鋼32題)は 3 月 20

託児室
今回は利用者がなく開設しなかった．

日，鉄鋼協会第 3 会場で開催した．
「マイクロ波応用プロセッシング」9 題(金属 3 題，鉄鋼 6 題)は3

事務局長退任ならびに就任の挨拶

月20日，鉄鋼協会第10会場で開催した．

両者より挨拶があった．

第
回 JIM/TMS Young Leader International Scholar Program(3 月19日)
若手研究者の活動の活性化と TMS との国際交流促進を目的に

2006年より設けられた Joint JIM/TMS Young Leader International Scholar Program として， TMS から派遣された代表者
Qizhen Li 氏 が 一 般 講 演 「 Mg ・ Mg 合 金 」 セ ッ シ ョ ン の 中 でYoung Leader International Scholar 講演発表後，座長より賞状

梶原事務局長退任の挨拶．

山村新事務局長就任の挨拶．

【大会雑記】が授与された．

東京大学では 12 回目の開催となるが，駒場キャンパスでは初めて開催した．
講演会場は 1 号館，5 号館，21KOMCEE でコンパクトにまとまった会場であった．1 号館は，金属学会と鉄鋼協会が受付および講演会場を左右に分けて行ったが，参加者には好評であった．
大会前日に開催した第 1 回の企業説明会は企業35社，学生118名の参加があり，盛会裡に終了した．
桜はまだ蕾程度であったが，幸い悪天候にもならず交通機関の影
三浦誠司座長からの賞状授与． 左から三浦座長，Dr. Li，御手洗世話人．

響もなく 3 日間無事に講演を終了することができた．
東京大学教職員関係者ならびに事務関係者の皆様にはお忙しい中を諸般にわたり終始，万端のご配慮をいただき，ご協力に対し心から厚く御礼申し上げます．

◇

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan

◇

◇




行
開催日

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

月
9

セラミックス大学2015(CEPRO2015)(東工大)

11～13

ナノ学会

15～17

軽金属学会第128回春期大会(東北大)19

第 8 回特別講演会「船用燃料のこれからの将来」 日本マリンエンジ TEL 033539
5920 staff＠jime.jp(東京)
ニアリング学会
http://www.jime.jp/
第51回真空技術基礎講習会(和泉)日本真空学会関西 TEL 0725532329
支部他・山中gkyoukai＠dentai.triosaka.jp//
http: www.vacuumjp.org/
第32回希土類討論会(鹿児島)日 本 希 土 類 学 会 TEL 066879
7352
(阪大内)
kidorui＠chem.eng.osakau.ac.jp//
http: www.kidorui.org/
第20回分子動力学シンポジウム(米沢)
日本材料学会
http://www.jsms.jp

19～22

21～22

22

第13回大会(東北大)日本セラミックス TEL 033362
5231
協会
cersjkyouiku＠cersj.org
http://www.ceramic.or.jp
ナノ学会
TEL 0222175163
mura＠tagen.tohoku.ac.jp
http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/
muramatsu/nano/index.html
軽金属学会
http://www.jilm.or.jp/

締切
定員
120名

予約申込
4.16

5.11

参加
5.8
講演
2.13

26

第202回研究会 エネルギーに関連する磁性材料の現状とその展開(中央大)日本磁気学会27～30

トライボロジー会議2015春(姫路)

29～31
月
4～5

平成27年度塑性加工春季講演会(横浜)

日 本 ト ラ イ ボ ロ TEL 033434
1926 jast＠tribology.jp
ジー学会
http://www.tribology.jp
日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp

第140回塑性加工学講座「板材成形の基礎と応用～基礎編～」(名大)日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp

5

第 94 回シンポジウム「次世代自動車の車体軽量化における材料・加工技術の開発トレンド 」～軽金属材料の競合たちの現状と将来展望～」(早稲田大)

軽金属学会

6

セラミックス大学2015(CEPRO2015)(中央大)6第 61 回塑性加工技術フォーラム「東京の地場に見られる型技術と人材育成の極意」(東京)

日本セラミックス TEL 033362
5231
協会
cersjkyouiku＠cersj.org
http://www.ceramic.or.jp
日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp

8

第 43 回 薄 膜 ・ 表 面 物 理 セ ミ ナ ー ( 2015 ) 次 世
代・革新二次電池技術の最前線～薄膜・表面研究者にもわかる電池の基礎から将来遠望まで～(早稲田大)応 用 物 理 学 会 薄 TEL 035802
0863
膜・表面物理分科 oda＠jsap.or.jp
会
http://www.jsap.or.jp/

8 ～10

第20回計算工学講演会(つくば)10

第221回西山記念技術講座「鋼板圧延技術の系譜(圧延品質に影響を与える周辺技術)」(大阪)

11～12

第25回電子顕微鏡大学(東大)




平成
年度日本金属学会関東支部講演見学会(横浜)(号頁)

TEL 0338688957 office＠jsces.org
http://www.jsces.org/koenkai/20
日本鉄鋼協会・楢 TEL 033669
5933 educact＠isij.or.jp
岡http://www.isij.or.jp/
https://www.isij.or.jp/muhlujx8m
日本顕微鏡学会
FAX 0352278632
jsmdenken＠bunken.co.jp
関東支部
jimkanto＠mtl.titech.ac.jp

5.29

17

第222回西山記念技術講座「鋼板圧延技術の系譜(圧延品質に影響を与える周辺技術)」(東京)

18～19

第56回塗料入門講座(東京)日本鉄鋼協会・楢 TEL 033669
5933 educact＠isij.or.jp
岡http://www.isij.or.jp/
https://www.isij.or.jp/muhlujx8m
色材協会
TEL 0334432811 seminar＠jscm.or.jp
http://www.shikizai.org/

定員
100名

18～19

第20回動力・エネルギー技術シンポジウム(東北
大)

18～19

ESICMMG8 Symposium on HighPerformance
Permanent Magnets(物材機構)

19

実用顕微評価技術セミナー2015(東大)26

2015電気化学セミナー 2「初心者のための電気化学測定法
基礎編」(早稲田大)

27

セラミックス大学2015(CEPRO2015)(東海大)30～7.2

第59回表面科学基礎講座(東京理科大)

TEL 0352810106
http://www.magnetics.jp/event/research/
topical_202/

TEL 0335380232
http://www.jilm.or.jp/

定員
50名
定員
100名

定員
120名
定員
80名
参加
5.25

日本計算工学会

5.25

日本機械学会・江 TEL 022
7957905
原(東北大)
shinji.ebara＠qse.tohoku.ac.jp
http://www.jsme.or.jp/pes/event/index.
html
物材機構元素戦略 Info
esicmm＠nims.go.jp
磁性材料研究拠点・広沢(NIMS)

TEL 0338120266 shomu＠sssj.org
http://www.sssj.org/
電気化学会
TEL 0332344213 ecsj＠electrochem.jp
http://ecsjpromotion.electrochem.jp/
日本セラミックス TEL 033362
5231
協会
cersjkyouiku＠cersj.org//
http: www.ceramic.or.jp
日本表面科学会
TEL 0338120266 shomu＠sssj.org
http://www.sssj.org
日本表面科学会

定員
120名

6.24

本 会 記 事開催日
月
3

名称・開催地・掲載号
半導体デバイスの明日を担う新規材料開発の現状と展望(大阪大学)

主催・担当

問合先

日本真空学会関西 TEL 075
7247489 miura＠kit.jp
支部他・三浦http://www.vacuumjp.org/
軽金属学会
TEL 0335380232 jilm1951＠jilm.or.jp
http://www.jilm.or.jp/

3

第 95 回シンポジウム「電子顕微鏡による材料研
究()」～ミクロ組織観察の現状～(早稲田大)

7 ～10

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)

9 ～10

第56回塗料入門講座(東京)

9 ～10

第79回半導体・集積回路技術シンポジウム(早稲
田大)

13～15

講習会「粉末 X 線解析の実際」(東京理科大)日本結晶学会

FAX 0333682827
crsjxray＠bunken.co.jp
https://bunken.org/crsj/conf201507/Login

14～16

NIMS Conference 2015「最先端計測が切り拓く
マテリアルイノベーション」(つくば)物材機構

nims_conference＠nims.go.jp

15～17

第34回電子材料シンポジウム(EMS34)(守山)

電子材料シンポジ TEL 029
8615042
ウム運営委員会・ jiro.nishinaga＠aist.go.jp
西永(産総研)16～17

第 49 回 X 線材料強度に関するシンポジウム(大阪)17

第 32 回軽金属セミナー「アルミニウム合金の状
態図と組織―入門編」(関西大)

日本材料学会・八 TEL 055
2436111
代
yatsushiro-vvm＠pref.yamanashi.lg.jp
軽金属学会
TEL 0335380232
http://www.jilm.or.jp/

17

第 66 回レアメタル研究会(東大生産研)(本号 260頁)

21

第 33 回軽金属セミナー「アルミニウム合金の時
効析出 ―中級編―」(早稲田大)

25

セラミックス大学 2015 ( CEPRO2015 )(東京理科
大)

月
16～20

TEL 0334432811 seminar＠jscm.or.jp
http://www.shikizai.org/
電気化学会・電子 TEL 033234
4213
材料委員会
ikezuki＠electrochem.jp
http://semicon.electrochem.jp/
色材協会

レ ア メ タ ル 研 究 TEL 035452
6314
会・宮嵜(東大生 tmiya＠iis.u
tokyo.ac.jp
産研岡部研)
http://www.okabe.iis.utokyo.ac.jp/
japanese/index_ j.html
軽金属学会
TEL 0335380232
http://www.jilm.or.jp/
日本セラミックス TEL 033362
5231
協会
cersjkyouiku＠cersj.org
http://www.ceramic.or.jp

The 13th World Conference on Titanium (Ti The Minerals, Metals and Materials2015)チタン世界会議2015(サンディエゴ)
Society (TMS)・新家(東北大金研)
第 7 回役に立つ真空技術入門講座(大阪電気通信
大)日本真空学会関西
支部・深沢

20～21

サマースクール2015in東京「非線形有限要素法による弾塑性解析の理論と実践」(中央大)日本計算工学会

27～28

第10回水素若手研究会(福島)

水素若手研究会実行委員会・青島(筑波大)

28

2015年茨城講演会(茨城大)

日本機械学会関東
支部・道辻(茨城大)28～29

日本実験力学会2015年度年次講演会(新潟大)

日本実験力学会・ TEL 025
3689310
小林(新潟大)officejsem＠clg.niigatau.ac.jp

月
1～3

第17回日本感性工学会大会(文化学園大)2～4

平成27年度工学教育研究講演会(九大)5

セラミックス大学2015(CEPRO2015)(工学院大)

6 ～11

XVIII International SolGel Conference (SolGel2015) (Kyoto)

7 ～11

12th International Conference on Superplasticity
in Advanced Materials (ICSAM) 2015(東大)第43回日本ガスタービン学会(米子)

日本感性工学会・ TEL 033666
8000 jske17＠jske.org
上野
http://www.jske.org/
日 本 工 学 教 育 協 TEL 035442
1021
会・川上
kawakami＠jsee.or.jp
日本セラミックス TEL 033362
5231
協会
cersjkyouiku＠cersj.org
http://www.ceramic.or.jp
ISGS & J. Sol TEL 0757532925
solgel2015＠kuchem.kyotou.ac.jp
Gel Society
http://kuchem.kyotou.ac.jp/solgel2015/
ICSAM2015 ・ 北 TEL 0425858679
薗(首都大東京)kitazono＠tmu.ac.jp
日本ガスタービン TEL 033365
0095 gtsjoffice＠gtsj.org
学会
http://www.gtsj.org/

11

サマースクール2015in東京「非線形有限要素法による弾塑性解析の理論と実践」(中央大)16～18

第28回秋季シンポジウム(富山大)

ま て り あ 第54巻 第 5 号(2015)
Materia JapanTEL 0338688957 office＠jsces.org
http://www.jsces.org/
日本セラミックス TEL 033362
5232 fall28＠cersj.org
協会・山口
http://www.ceramic.or.jp/igsyuki/28th/

日本計算工学会

7.2
定員
60名

定員
100名
事前予約
6.22

800名

講演
3.6
定員
40名

定員
40名
定員
120名

アブストラクトTEL 0222152574
niinomi＠imr.tohoku.ac.jp
12.15
http://www.tms.org/meetings/2015/
Ti2015/home.aspx#.VE85Emflrcs
7.31
TEL 0663972279
定員
shinkukansai＠optomater.kuee.kyotou.ac.jp//

//http: www.vacuum jp.org KANSAI kan100名
saihome.html
TEL 0338688957 office＠jsces.org
8.7
http://www.jsces.org/
TEL 09028165709
s1420852＠u.tsukuba.ac.jp
http://home.hiroshimau.ac.jp/h2wakate/
index.html
TEL 0294385027
ibakouen＠mx.ibaraki.ac.jp

19～20

9 ～10

締切

事前
7.17

5.7
定員
120名

8.7




開催日

名称・開催地・掲載号

主催・担当

問合先

締切

annualm＠jim.or.jp(講演)TEL 0222233685 FAX 0222236312
member＠jim.or.jp(参加申込)

公募
6.5
一般・ポスター・
共同
6.15
参加
8.10


～


日本金属学会秋期講演大会(九州大学伊都キャン
パス)(本号頁)

日本金属学会18

第 67 回レアメタル研究会(東大生産研)(本号 260頁)

レ ア メ タ ル 研 究 TEL 035452
6314
会・宮嵜(東大生 tmiya＠iis.u
tokyo.ac.jp
産研岡部研)
http://www.okabe.iis.utokyo.ac.jp/
japanese/index_ j.html

Asia Steel International Conference 2015(Asia
Steel 2015)(横浜)セラミックス大学2015(CEPRO2015)(東京大)日本鉄鋼協会

月
5～8

10

日本セラミックス
協会

12～16

9th International Conference on Reactive Plasmas
and 68th Gaseous Electronics Conference/33rd
Symposium on Processing Plasmas (HAWAII)

応用物理学会プラ
ズマエレクトロニ
クス分科会

14～16

第 8 回構造物の安全性・信頼性に関する国内シンポジウム(JCOSSAR2015)(東京)

日本学術会議・小阪(日本機械学会)17

第 14 回 機械・構造物の強度設計，安全性評価に関するシンポジウム(京都)日本材料学会

29～31
月
11

第66回塑性加工連合講演会(いわき)11～13

The Joint Conference of HSLA Steels 2015,
Microalloying 2015, OES 2015 ( Hangzhou,
Zhejiang Province, P. R. CHINA)

14

セラミックス大学2015(CEPRO2015)(上智大)27

第 68 回レアメタル研究会(東大生産研)(本号 260
頁)

月
2～4

第18回ミレニアム・サイエンス・フォーラム(東
京)

講演
7.3

ミレニアム・サイ TEL 036732
8966
エンス・フォーラ msf＠oxinst.com
ム
http://www.msforum.jp/
CSM,CAE (The Tel ＋861065211205 or 65211206
Chinese Society Fax ＋861065124122
for Metals Mr. hslasteels2015＠csm.org.cn
WANG Lei andMrs. LIU Fang)
日本セラミックス TEL 033362
5231
協会
cersjkyouiku＠cersj.org
http://www.ceramic.or.jp
レ ア メ タ ル 研 究 TEL 035452
6314
会・宮嵜(東大生 tmiya＠iis.u
tokyo.ac.jp
産研岡部研)
http://www.okabe.iis.utokyo.ac.jp/
japanese/index_ j.html

定員
120名

EcoDesign 2015国際会議(9th InternationalSym- エコデザイン学会 TEL 0358416499
posium on Environmentally Conscious Design and 連合他・高橋(東 ecodesign2015_secretariat＠ecodenet.com
大)Inverse Manufacturing)(東京)

TWENTYFOURTH International Symposium Kansai Universion PROCESSING AND FABRICATION OF AD- ty ・ Prof. Ikeda
VANCED MATERIALS [PFAM XXIV] (12.18 (Kansai Univ.)20) (Osaka university)
月(年)
第 69 回レアメタル研究会(東大生産研)(本号 260 レ ア メ タ ル 研 究8頁)
会・宮嵜(東大生
産研岡部研)

第 70 回レアメタル研究会(東大生産研)(本号 260
頁)


～


定員
120名

FAX 0757615325 design14＠jsms.jp
http://www.jsms.jp
日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp

18～20

月
11

asiasteel2015＠issjp.com
http://www.asiasteel2015.com
TEL 0333625231
cersjkyouiku＠cersj.org
http://www.ceramic.or.jp
ICRP9 Conference Office
icrp9＠intergroup.co.jp＋81525813241
TEL 0353603505
http://www.jsme.or.jp/conference/jcossar2015/

日本金属学会春期講演大会(東京理科大学葛飾キ
ャンパス)

～

http://pfam24.jp/

TEL 0354526314
tmiya＠iis.utokyo.ac.jp
http://www.okabe.iis.utokyo.ac.jp/
japanese/index_ j.html

レ ア メ タ ル 研 究 TEL 035452
6314
会・宮嵜(東大生 tmiya＠iis.u
tokyo.ac.jp
産研岡部研)
http://www.okabe.iis.utokyo.ac.jp/
japanese/index_ j.html
日本金属学会
annualm＠jim.or.jp
TEL 0222233685 FAX 0222236312

まてりあ掲載予告～〈今後の特集テーマ〉◇エネルギー材料分野における稀少金属元素の削減及び有効利用への革新的取り組み

54巻 7 号

◇金属製造プロセスへの粒子法の応用

54巻 9 号

◇SIP(戦略的イノベーション創造プログラム)/革新的設計生産技術
三次元異方性カスタマイズ化設計・付加製造拠点の構築と地域実証プロジェクトの活動紹介◇材料表面のひずみ・応力測定法

54巻10号
54巻12号～編集の都合により，変更になる場合もございます．
～



本 会 記 事

追

悼

平林

本会名誉員

眞博士を悼む

本会名誉員，東北大学名誉教授平林眞先生は，2015年 3 月 5 日，享年89
歳をもって逝去されました．ここに先生の生前のご功績を偲び，謹んで哀悼の意を表します．
先生は， 1947年東京帝国大学第二工学部冶金学科をご卒業後，同大学および東京工業大学大学院特別研究生を経て， 1951年から東北大学金属材料研究所の助手として赴任されました．講師および助教授を経て， 1963 年 8月に教授に昇進されました． 1986年 4 月から金属材料研究所の所長を務められ，全国共同利用研究所への移行，新棟の建設など研究所の大きな変換期に尽力されてこられました．1989年 3 月に東北大学を定年退官後，1989
年～1990年いわき明星大学理工学部教授として，1990年～1996年北見工業大学学長として，教育・行政に尽力されてきました．それらの業績により2001年に勲二等瑞宝章を授けられました．
先生の研究は多岐にわたり， X 線回折，電子回折，比熱測定，中性子回折，陽電子消滅，内部摩擦，イオンチャンネリング，高分解能電子顕微鏡等の実験手段を用い，金属合金，侵入型化合物，セラミックス，半導体，準結晶，高温超伝導体等の広い物質の結晶構造および欠陥構造の研究を進めてきました．その業績により，1964年に本会から功績賞を，1982年に日本顕微鏡学会から瀬藤賞を，1985年に本会から谷川・ハリス賞を， 1997年に本多記念会から本多記念賞を授与されています．また，1987年 3 月の本会の本多記念講演および1987年年 8 月
オーストラリアのパースで行われた第13回国際結晶学会でのメインスピーカーとして招待された講演は，この分野の第一人者としての研究成果が国内外で認められたものであります．
長年にわたり金属学の研究・教育ならびに広く科学の発展に尽くされました先生の偉大なご功績を偲び，ここに謹んでご冥福をお祈り申し上げます．
東北大学名誉教授 平賀>二

会員情報のご変更手続きについて
本会ホームページの 会員専用ページ をご利用できます．
・会員情報の変更届

・パスワード変更届

・会員種別の変更届

・会費決済/確認/領収明細

・購読誌の変更届

・退会届～ご不明な点は事務局までお問い合わせ下さい．～◇◇

2015, 2016年度会報編集委員会
委

員

赤瀬善太郎
梅津理恵
小泉雄一郎
杉浦夏子
滝沢
聡
多根正和
戸高義一
堀内寿晃
村石信二
湯葢邦夫

浅野耕太
大津直史
齊藤敬高
芹澤
愛
竹田
修
田村友幸
中村貴宏
堀部陽一
森戸春彦
吉矢真人

池田賢一
大野直子
佐藤和久
千星
聡
武田雅敏
垂水竜一
長谷川 誠
本間智之
山下良之
和田
武

◇
(五十音順，敬称略）

池田大亮
大場洋次郎
佐藤幸生
染川英俊
田中真悟
堤
祐介
畠山賢彦
松尾元彰
山田高広
渡辺博行

石本卓也
大森俊洋
下島康嗣
高橋
淳
田中秀明
寺田大将
藤枝
俊
水本将之
山室佐益

上田恭介
北村一浩
下田一哉
高林宏之
田中康弘
寺西
亮
府山伸行
宮岡裕樹
横田智之

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 2015年 5 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 山村英明
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54巻 第 5 号(2015)
Materia Japan第 3 種郵便物認可

平成27年 5 月 1 日発行「まてりあ」

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