鋳造欠陥の極めて少ない、高品位ガラス合金およびヘテロアモルファス合金の作製

• 研究課題/領域番号: 23560857
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 横山 嘉彦 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (00261511)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2011年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 鋳造欠陥 / 鋳造アモルファス合金 / アモルファス鋳造合金 / ヘテロアモルファス鋳造合金 / 国際情報交換 / 海外企業との共同研究 / アモルファス合金 / ヘテロアモルファス合金 / 金属ガラス / 傾角鋳造

研究概要

鋳造欠陥の少ない鋳造アモルファス合金の製造を実現するために、吸引鋳造の鋳造速度制御や、傾角鋳造の自動化および炉床の形状最適化を行ってきました。改善の結果、従来の同じ鋳造法に比べてボイドや湯境などの外観上、目に見えて判断できる大きな鋳造欠陥については軽減することが出来ました。これらの成果を踏まえて、幾つかの企業の提案で製品化が試みられており、関連技術に関するノウハウ契約や特許についても申請をしております。結果として、作製した鋳造アモルファス合金は密度や弾性率のバラツキが充分に抑えられた良質なものでした。以前は5％程度ばらついていたのに対して、本開発プロセスでは1％以内に抑えることが出来ました。

研究成果

• [雑誌論文] Solid Plasticity and supercooled-liquid thermoplasticity of Zr-Cu-enriched hypoeutectic Zr-Cu- Ni-Al cast glassy alloys (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiko YOKOYAMA; Masahiro Yamada; Tsuyoshi Mori; Hitto Tokunaga; Takeshi Sato; Toshiyuki Shima; Masahiko Nishijima; Kazutaka Fujita; Tohru Yamasaki
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A 巻: 606
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental and thermodynamic assessment of the Nd-Zr system (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Mattern, Y. Yokoyama, A. Mizuno, J.H. Han, O. Fabrichnaya, T. Harada, S. Kohara, J. Eckert
  • 雑誌名: CALPHAD 巻: 46 ページ: 103-107
  • DOI: 10.1016/j.calphad.2014.02.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recovering compressive plasticity of bulk metallic glasses by high-temperature creep (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Tong, W. Dmowski, Y. Yokoyama, G. Y. Wang, P. K. Liaw, T. Egami
  • 雑誌名: Scripta Materialia 巻: 69 ページ: 570-573
• [雑誌論文] Characterization of free volume in cold-rolled Zr_<55>Cu_<30>Ni_5Al_<10> bulk metallic glasses (2013)
  • 著者名/発表者名: O. Haruyama, K. Kisara, A. Yamashita, K. Kogure, Y. Yokoyama, K. Sugiyama
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 61 ページ: 3224-3232
• [雑誌論文] Characterization of free volume in cold-rolled Zr55Cu30Ni5Al10 bulk metallic glasses (2013)
  • 著者名/発表者名: O. Haruyama, K. Kisara, A. Yamashita, K. Kogure, Y. Yokoyama, K. Sugiyama
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 61 号: 9 ページ: 3244-3232
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2013.02.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling size effects on fatigue life of a zirconium-based bulk metallic glass under bending (2013)
  • 著者名/発表者名: Tao Yuan, Gongyao Wang, Qingming Feng, Peter K. Liaw, Yoshihiko Yokoyama, Akihisa Inoue
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 61 号: 1 ページ: 273-279
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2012.09.057
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of Ni on stability of martensitic transformation in Zr50Cu50-ｘNix (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Q. Meng, K. Tsuchiya, S. Ii, and Y. Yokoyama
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 577 ページ: S136-S140
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2012.01.089
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insight into plasticity mechanisms in metallic glasses by means of a Brazilian test and numerical simulation (2013)
  • 著者名/発表者名: J.S. Brest, V. Keryvin, P. Longere, Y. Yokoyama
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 未定 ページ: S236-S241
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.02.041
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the Mechanical Properties of TiNb based alloys Y. Guo, (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Guo, K. Georgarakis, Y. Yokoyama, A.R. Yavari
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 未定 ページ: 25-30
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.03.192
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ni-Free Zr-Cu-Al-Nb-Pd Bulk Metallic Glasses with Different Zr/Cu Ratios for Biomedical Applications (2012)
  • 著者名/発表者名: L. Huang, Y. Yokoyama, W. Wu, P. K. Liaw, S. J. Pang, A. Inoue, T. Zhang, W. He
  • 雑誌名: J. Biomedical Mater. Res. B 巻: 100B ページ: 1472-1482
• [雑誌論文] Influence of Al Content on Martensitic Transformation Behavior in Zr_<50>Cu_<50-x>Al_x (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Q. Meng, K. Tsuchiya, F. X. Yin, S. Ii, Y. Yokoyama
  • 雑誌名: J. Alloys Comp 巻: 522 ページ: 136-140
• [雑誌論文] Bendable Bulk Metallic Glass : Effects of a Thin, Adhesive, Strong, and Ductile Coating (2012)
  • 著者名/発表者名: J. P. Chu, J. E. Greene, J. S. C. Jang, J. C. Huang, Y. L. Shen, P. K. Liaw, Y. Yokoyama, A. Inoue, T. G. Nieh
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 60 ページ: 3226-3238
• [雑誌論文] Reversible transition of deformation mode by structural rejuvenation and relaxation in bulk metallic glass (2012)
  • 著者名/発表者名: Fanqiang Meng, Koichi Tsuchiya, Seiichiro, Yoshihiko Yokoyama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 101 号: 12 ページ: 121914-121914
  • DOI: 10.1063/1.4753998
  • 査読あり
• [雑誌論文] Submicron-scale depth profiling of residual stress in amorphous materials by incremental focused ion beam slotting (2012)
  • 著者名/発表者名: B. Winiarski, A. Gholinia, J. Tian, Y. Yokoyama, P.K. Liaw, P.J. Withers
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 60 号: 5 ページ: 2337-2349
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2011.12.035
  • 査読あり
• [学会発表] Vitrification Processing for Molten Alloys (2014)
  • 著者名/発表者名: 横山嘉彦
  • 学会等名: TMS 2013
  • 発表場所: サンディエゴ（アメリカ）
  • 招待講演
• [学会発表] Automatic Fabrication of High Entropy Alloys and Their Properties (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yokoyama, X. Xie, J. Antonaglia, M. Hemphill, T. Zhi, T. Yuan, G. Wang, C-W Tsai, J-W Yeh, A. Chuang, K. Dahmen, P.K. Liaw
  • 学会等名: TMS annual meeting 2013
  • 発表場所: San Antonio (US)
• [学会発表] How to handle molten alloys for amorphisation (2013)
  • 著者名/発表者名: 横山嘉彦
  • 学会等名: ISMANAM 2013
  • 発表場所: トリノ（イタリア）
  • 招待講演
• [学会発表] New Processes for Metallic Glasses Production (2013)
  • 著者名/発表者名: 横山嘉彦
  • 学会等名: EUROMAT 2013
  • 発表場所: セビリア（スペイン）
  • 招待講演
• [学会発表] 非晶質鋳造合金の量産化を目指したプロセス技術の開発について (2013)
  • 著者名/発表者名: 横山嘉彦、亀山元弘、川井芳明、井料田圭舟、久保則文
  • 学会等名: 日本金属学会秋季大会
  • 発表場所: 金沢
  • 招待講演
• [学会発表] Glassy solidification processes for casting and atomizing (2013)
  • 著者名/発表者名: 横山嘉彦
  • 学会等名: MRS 2013
  • 発表場所: ボストン（アメリカ）
  • 招待講演
• [学会発表] Micro Factory Concept for Metallic Glasses (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yokoyama
  • 学会等名: TMS Annual Meeting 2013
  • 発表場所: 米国 サンアントニオ
  • 招待講演
• [学会発表] Automatic Fabrication of High-Entropy Alloys and Their Properties (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yokoyama
  • 学会等名: TMS Annual Meeting 2013
  • 発表場所: 米国 サンアントニオ
  • 招待講演
• [学会発表] Micro-scale moldability and mechanical properties of hypoeutectic Zr-based metallic glasses (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Yokoyama, S. Takashima, T. Yamasaki, K. Fujita, A. R. Yavari, A. Inoue
  • 学会等名: TMS annual meeting 2012
  • 発表場所: Orlando (US)
• [学会発表] Automatic Production System for Zr-based Bulk Glassy Alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Yokoyama
  • 学会等名: IUMRS 2012
  • 発表場所: 韓国 釜山
  • 招待講演
• [学会発表] Enhancement of Plasticity and Molding Ability (2012)
  • 著者名/発表者名: 横山嘉彦
  • 学会等名: TMS(招待講演)
  • 発表場所: 米国 フロリダ オーランド
• [学会発表] 鋳造法の違いによる疲労特性の変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 横山嘉彦
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 横浜国立大学
• [学会発表] 液体合金の非晶質固化プロセスについて
  • 著者名/発表者名: 横山嘉彦
  • 学会等名: 日本学術振興会将来加工技術第136委員会
  • 発表場所: お茶の水
  • 招待講演
• [備考] 小型自動アーク溶解炉の開発 プレスリリース
  • URL: http://www.tohoku.ac.jp/japanese/2012/11/press20121105-01.html
• [備考] 横山准教授が小型自動アー ク溶解炉を開発 プレスリリース
  • URL: http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/jp/news/press/2012/20121107_000306.html
• [備考] 超小型傾角鋳造装置 プレスリリース
  • URL: http://www.t-technoarch.co.jp/content/licence_S10-005.html
• [備考] 横山准教授が小型自動アーク溶解炉を開発
  • URL: http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/jp/news/press/2012/20121107_000306.html
• [備考] 小型自動アーク溶解炉の開発
  • URL: http://www.tohoku.ac.jp/japanese/2012/11/press20121105-01.html
• [備考] NEW 小型自動アーク溶解炉
  • URL: http://www.diavac.co.jp/products/souti/kogata-a-ku/index.html
• [備考] 小型自動アーク溶解炉の開発
  • URL: http://www.diavac.co.jp/english/products/souti/kogata-a-ku/index.html
• [産業財産権] ハース部材、及び該ハース部材を用いた冷却凝固金属作製装置 (2012)
  • 発明者名: 横山嘉彦
  • 権利者名: 東北テクノアーチ、大亜真空株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2012-08-21
  • 外国
• [産業財産権] 金属材料の溶解装置および金属材料の溶解方法 (2012)
  • 発明者名: 横山嘉彦
  • 権利者名: 東北テクノアーチ、日新技研株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2012-05-23
  • 外国