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2011 年度 研究成果報告書

新機能Co基合金-その相安定性と工業材料への展開

研究課題

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研究課題/領域番号 19106012
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
研究分野 構造・機能材料
研究機関東北大学

研究代表者

石田 清仁  東北大学, 大学院・工学研究科, 名誉教授 (20151368)

研究分担者 大沼 郁雄  東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20250714)
連携研究者 貝沼 亮介  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20202004)
及川 勝成  東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70356608)
山内 清  東北大学, 大学院・工学研究科, 教育研究支援者 (70375202)
須藤 祐司  東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (80375196)
研究期間 (年度) 2007 – 2011
キーワード新機能材料 / 状態図 / 熱力学データベース / 耐熱合金 / 磁気記録媒体 / 生体材料
研究概要

Co基合金の状態図について実験ならびにCalphad法による熱力学解析を行い、Co基熱力学・状態図データベースを世界に先駆けて構築した。このデータベースを基に新しいL1_2化合物γ' 相Co_3(Al, W)を利用したCo基スーパーアロイの合金設計を行い、800℃で10万時間のクリープ推定強度が100MPa以上を期待できる鍛造用合金を開発し、また鋳造合金の応用としてFSW(摩擦撹拌接合)用ツールに適用し、商品化に成功した。また磁性材料としてCo基磁気材料としてCo-W基合金薄膜とCo基ホイスラー合金が磁気記録材およびスピントロニクスとして有望である事を示した。さらに生体材料としてCo-Al基合金のγ (fcc)/β (B2)層状組織を利用したポーラス化を行ない、そのための最適組成、熱処理条件を明らかにした。

  • 研究成果

    (62件)

すべて 2012 2011 2010 2009 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (36件) (うち査読あり 36件) 学会発表 (20件) 備考 (3件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] Magnetic properties of Co_<50>-XENIX_<25> Al_<25> alloys with B2 structure2011

    • 著者名/発表者名
      A. Okubo, X. Xu, R. Y. Umetsu, T. Kanomata, K. Ishida and R. Kainuma
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 109 ページ: 07B114

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase transformations in the B2 phase of Co-rich Co-Al binary alloys2011

    • 著者名/発表者名
      K. Niitsu, T. Omori, M. Nagasako, K. Oikawa, R. Kainuma, K. Ishida
    • 雑誌名

      J. Alloys Compds.

      巻: 509 ページ: 2697-2702

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic properties and phase stability of L2_1 phase in Co_2Mn(Ga_<1-x> Z_x)(Z=Si, Ge, and Sn)Heusler alloys2010

    • 著者名/発表者名
      A. Okubo, R. Y. Umetsu, K. Kobayashi, R. Kainuma and K. Ishida
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 96 ページ: 222507

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Powder neutron diffraction studies for the L2_1 phase of Co_2YGa (Y=Ti, V, Cr, Mn and Fe)Heusler alloys2010

    • 著者名/発表者名
      R. Y. Umetsu, K. Kobayashi, R. Kainuma, Y. Yamaguchi, K. Ohoyama, A. Sakuma, K. Ishida
    • 雑誌名

      J. Alloys Compds.

      巻: 499 ページ: 1-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Soft X-ray magnetic circular dichroism of L2_1-type Co_2FeGa Heusler alloy2010

    • 著者名/発表者名
      R. Y. Umetsu, T. Nakamura, K. Kobayashi, R. Kainuma, A. Sakuma, K. Fukamichi and K. Ishida
    • 雑誌名

      J. Phys. D : Appl. Phys.

      巻: 43 ページ: 105001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electronic specific heat coefficient and magnetic properties of L2_1 phase in Co_2YGa(Y=Cr, Mn and Fe)Heusler alloys2010

    • 著者名/発表者名
      R. Y. Umetsu, N. Endo, A. Fujita, R. Kainuma, A. Sakuma, K. Fukamichi and K. Ishida
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser.

      巻: 200 ページ: 062036

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic properties and phase stability of Co_2(Ti_<1-x> Mn_x)Ga Heusler alloys2010

    • 著者名/発表者名
      A. Okubo, R. Y. Umetsu, R. Kainuma and K. Ishida
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser.

      巻: 200 ページ: 062018

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large magnetic-field-induced strain in Co-Ni-Al single-variant ferromagnetic shape memory alloy2010

    • 著者名/発表者名
      H. Morito, K. Oikawa, A. Fujita, K. Fukamichi, R. Kainuma and K. Ishida
    • 雑誌名

      Scripta Mater.

      巻: 63 ページ: 379-382

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetization Process near the Curie Temperature of a Ferromagnetic Heusler Alloy Co2CrGa2010

    • 著者名/発表者名
      H. Nishihara, Y. Furutani, T. Wada, T. Kanomata, K. Kobayashi, R. Kainuma, K. Ishida, k. Koyama, K. Watanabe
    • 雑誌名

      J. Physics : Conference Series

      巻: 200 ページ: 032053

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hyperfine coupling constant for 59Co estimated from a high-field susceptibility and high-field NMR shift in ferromagnetic Co2TiGa and Co2VGa2010

    • 著者名/発表者名
      H. Nishihara, Y. Furutani, T. Wada, T. Kanomata, K. Kobayashi, R. Kainuma, K. Ishida and T. Yamauchi
    • 雑誌名

      J. Physics : Conference Series

      巻: 200 ページ: 032052

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental determination and thermodynamic assessment of the phase diagram in the Co-Zr system2009

    • 著者名/発表者名
      X. J. Liu, H. H. Zhang, C. P. Wang, K. Ishida
    • 雑誌名

      J. Alloys Compds

      巻: 482 ページ: 99-105

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermodynamic assessments of the Co-Er and V-Er systems2009

    • 著者名/発表者名
      C. P. Wang, A. Q. Zheng, X. J. Liu, K. Ishida
    • 雑誌名

      J. Alloys Compds.

      巻: 478 ページ: 197-201

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intermetallic Compounds in Co-Base Alloys-Phase Stability and Application to Super alloys2009

    • 著者名/発表者名
      K. Ishida
    • 雑誌名

      Mater. Res. Soc. Symp. Proc.

      巻: 1128 ページ: 357-368

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase Stability of the L1_2 Compound and Microstructural Changes in Co-(W or Mo)-Ta Ternary Alloys2009

    • 著者名/発表者名
      H. Chinen, T. Omori, K. Oikawa, I. Ohnuma, R. Kainuma and K. Ishida
    • 雑誌名

      Mater. Res. Soc. Symp. Proc.

      巻: 1128 ページ: 375-379

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Determination of phase equilibria in the Co-rich Co-Al-W ternary system with a diffusion-couple technique2009

    • 著者名/発表者名
      S. Kobayashi, Y. Tsukamoto, T. Takasugi, H. Chinen, T. Omori, K. Ishida, S. Zaefferer
    • 雑誌名

      Intermetalics

      巻: 17 ページ: 1085-1089

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase Equilibria and Ternary Intermetallic Compound with L1_2 Structure in Co-W-Ga System2009

    • 著者名/発表者名
      H. Chinen, T. Omori, K. Oikawa, I. Ohnuma, R. Kainuma, and K. Ishida
    • 雑誌名

      J. Phase Equilibria and Diffusion

      巻: 30 ページ: 587-594

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental investigation and thermodynamic calculation of the phase equilibria in the Co. Mo. W system2009

    • 著者名/発表者名
      C. P. Wang, J. Wang, S. H. Guo, X. J. Liu, I. Ohnuma, R. Kainuma and K. Ishida
    • 雑誌名

      Intermetallics

      巻: 17 ページ: 642-650

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ductility enhancement by boron addition in Co-Al-W high-temperature alloys2009

    • 著者名/発表者名
      K. Shinagawa, T. Omori, K. Oikawa, R. Kainuma and K. Ishida
    • 雑誌名

      Scripta Mater.

      巻: 61 ページ: 612-615

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stress-assisted large magnetic-field-induced strain in single-variant Co. Ni. Ga ferromagnetic shape memory alloy2009

    • 著者名/発表者名
      H. Morito, K. Oikawa, A. Fujita, K. Fukamichi, R. Kainuma and K. Ishida
    • 雑誌名

      J. Phys. Condens. Matter

      巻: 21 ページ: 256002-256007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic anisotropy of epitaxially grown Co and its alloy thin films2009

    • 著者名/発表者名
      J-J Wang, T. Sakurai, K. Oikawa, K. Ishida, N. Kikuchi, S. Okamoto, H. Sato, T. Shimatsu and O. Kitakami
    • 雑誌名

      J. Phys : Condens. Matter

      巻: 21 ページ: 185008-13

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermodynamic evaluation of the Co-Sc and Fe-Sc systems2008

    • 著者名/発表者名
      X. J. Liu, P. Yu, C. P. Wang, K. Ishida
    • 雑誌名

      J. Alloys and Compds.

      巻: 466 ページ: 169-175

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental determination of phase equilibria in the Co-Ti-Mo ternary system2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Yu, C. P. Wang, X. J. Liu, I. Ohnuma, R. Kainuma and K. Ishida
    • 雑誌名

      Intermetallics

      巻: 16 ページ: 1199-1205

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent Progress on Co-Base Alloys . Phase Diagrams and Application2008

    • 著者名/発表者名
      K. Ishida
    • 雑誌名

      Archive of Metallurgy and Materials

      巻: 53 ページ: 1075-1088

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic properties and stability of L2_1 and B2 phases in the Co_2MnAl Heusler alloy2008

    • 著者名/発表者名
      R. Y. Umetsu, K. Kobayashi, A. Fujita, R. Kainuma and K. Ishida
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 103 ページ: 07D718-1-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computional Study of Atomic Mobility in Co-Fe-Ni Ternary Fcc Alloys2008

    • 著者名/発表者名
      Y. W. Cui, M. Jiang, I. Ohnuma, K. Oikawa, R. Kainuma and K. Ishida
    • 雑誌名

      J. Phase Equilibria and Diffusion

      巻: 29 ページ: 312-321

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase stability anode magnetic properties of Co_2(Ti_<1-x> Fax)Ga Heusler alloys2008

    • 著者名/発表者名
      A. Okubo, R. Y. Umetsu, M. Nagasako, A. Fujita, R. Kainuma and K. Ishida
    • 雑誌名

      Scripta Mater.

      巻: 59 ページ: 830-833

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase Equilibria and Microstructure on γ' Phase in Co-Ni-Al-W System2008

    • 著者名/発表者名
      K. Shinagawa, T. Omori, J. Sato, K. Oikawa, I. Ohnuma, R. Kainuma and K. Ishida
    • 雑誌名

      Mater. Trans.

      巻: 49 ページ: 1474-1479

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermodynamic assessment of the Co-La and Mo-La system2008

    • 著者名/発表者名
      C. P. Wang, J. Wang, X. J. Liu, I. Ohnuma, R. Kainuma and K. Ishida
    • 雑誌名

      J. Alloys Compds.

      巻: 453 ページ: 174-179

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase stability and magnetic properties of L2_1 phase in Co_2Mn(Al_<1-x> Six)Heusler alloys2008

    • 著者名/発表者名
      R. Y. Umetsu, K. Kobayashi, A. Fujita, R. Kainuma and K. Ishida
    • 雑誌名

      Scripta Mater.

      巻: 58 ページ: 723-726

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computational Study of Atomic Mobility for fact Phase of Co-Fe and Co-Ni Binaries2008

    • 著者名/発表者名
      Y. W. Cui, M. Jiang, I. Ohnuma, R. Kainuma and K. Ishida
    • 雑誌名

      J. Phase Equilibria and Diffusion

      巻: 29 ページ: 2-10

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic properties, phase stability, electronic structure, and half-metallicity of L2_1-type Co_2(V_<1-x> Manx)Ga Heusler alloys2008

    • 著者名/発表者名
      R. Umetsu, K. Kobayashi, A. Fujita, R. Kainuma and K. Ishida
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW

      巻: B77 ページ: 104422-1-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermodynamic assessment of the Co-The and Fe-Th systems2008

    • 著者名/発表者名
      C. P. Wang, P. Yu, X. J. Liu, I. Ohnuma, R. Kainuma and K. Ishida
    • 雑誌名

      J. Alloys Compds.

      巻: 457 ページ: 150-156

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase equilibria in the Ni. Co. Ga alloy system2008

    • 著者名/発表者名
      R. Ducher, R. Kainuma, K. Ishida
    • 雑誌名

      J. Alloys Compds.

      巻: 466 ページ: 208-213

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase equilibria and stability of B2 and L2_1 ordered phases in the Co-Fe-Ga Heusler alloy system2007

    • 著者名/発表者名
      R. Ducher, R. Kainuma and K. Ishida
    • 雑誌名

      J. Alloys Compds.

      巻: 437 ページ: 93-101

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase Stability of B2 and L2_1 ordered phases in Co_2YGa (Y=Ti, V, Cr, Mn, Fe)alloys2007

    • 著者名/発表者名
      K. Kobayashi, K. Ishikawa, R. Y. Umetsu, R. Kainuma, K. Aoki and K. Ishida
    • 雑誌名

      J. Mag. Mag. Mater.

      巻: 310 ページ: 1794-1795

    • 査読あり
  • [雑誌論文] New ternary compound Co_3(Ge, W)with L1_2 structure2007

    • 著者名/発表者名
      H. Chinen, J. Sato, T. Omori, K. Oikawa, I. Ohnuma, R. Kainuma and K. Ishida
    • 雑誌名

      Scripta Mater.

      巻: 56 ページ: 141-143

    • 査読あり
  • [学会発表] New Co-base Superalloys Strengthened By γ' Phase-Phase Equilibria and Applications-2012

    • 著者名/発表者名
      K. Ishida
    • 学会等名
      1^<st> NIST γ/γ' Cobalt-Based superalloy Workshop
    • 発表場所
      Washington, U.S.A.(Keynote lecture)
    • 年月日
      2012-05-02
  • [学会発表] Co-Al-W基耐熱合金系熱力学データベースの構築2012

    • 著者名/発表者名
      品川一矢, 大森俊洋, 及川勝成, 大沼郁雄, 貝沼亮介, 石田清仁
    • 学会等名
      日本金属学会2012年春期講演(第150回)大会
    • 発表場所
      横浜国立大学:横浜市
    • 年月日
      2012-03-30
  • [学会発表] γ' 相析出型Co-Al-W基鍛造合金の設計と現状2012

    • 著者名/発表者名
      大森俊洋, 品川一矢, 石田清仁, 佐藤順, 今野晋也, 大崎元嗣, 植田茂紀
    • 学会等名
      日本金属学会2012年春期講演(第150回)大会
    • 発表場所
      横浜国立大学:横浜市
    • 年月日
      2012-03-30
  • [学会発表] New Co-base Superalloys Strengthened By γ' Phase-Phase Equilibria and Application-2012

    • 著者名/発表者名
      K. Ishida
    • 学会等名
      TMS 2012
    • 発表場所
      Orland, U. S. A.(Invited lecture)
    • 年月日
      2012-03-14
  • [学会発表] New Co-Base Superalloys Strengthened By γ' Phase Phase Equilibria and Applications-2011

    • 著者名/発表者名
      K. Ishida
    • 学会等名
      3^<rd> International Conference HighMatTech
    • 発表場所
      Kiev, Ukraine(Invited lecture)
    • 年月日
      2011-10-04
  • [学会発表] Friction-Stir Welding of High-Softening-Temperature Materials using Cobalt-Based Alloy Tool2011

    • 著者名/発表者名
      S. H. C. Park, S. Hirano, S. Imano, Y. S. Sato, H. Kokawa, T. Omori and K. Ishida
    • 学会等名
      THERMEC' 2011
    • 発表場所
      Quebec City, Canada(Invited lecture)
    • 年月日
      2011-08-04
  • [学会発表] New Co-base Superalloys Strengthened By γ' Phase-Phase Equilibria and Application .2011

    • 著者名/発表者名
      K. Ishida
    • 学会等名
      CALPHAD XL
    • 発表場所
      Rio de Janeiro, Brasil(Invited lecture)
    • 年月日
      2011-05-24
  • [学会発表] DEVELOPMENT OF COBALT-BASED ALLOY FSW TOOL FOR HIGH-SOFTENING-TEMPERATURE MATERIALS2011

    • 著者名/発表者名
      Y. S. Sato, M. Miyake, H. Kokawa, T. Omori, K. Ishida, S. Imano, S. H. C. Park, S. Hirano
    • 学会等名
      TMS 2011
    • 発表場所
      San Diego, U. S. A.
    • 年月日
      2011-03-01
  • [学会発表] Phase Diagrams and Design of Some Advanced Materials Recent Progress on Co-and Fe-based Alloys-Phase Equilibria and Application-2010

    • 著者名/発表者名
      K. Ishida
    • 学会等名
      NCPDC
    • 発表場所
      Shenyang, China(Invited lecture)
    • 年月日
      2010-10-14
  • [学会発表] Partition of Alloying Elements in Co-Al-W-Base Systems2010

    • 著者名/発表者名
      T. Omori, J. Sato, K. Oikawa, I. Ohnuma, R. Kainuma and K. Ishida
    • 学会等名
      PRICM
    • 発表場所
      Cairns, Australia
    • 年月日
      2010-08-05
  • [学会発表] Effect of Alloying Elements on Phase Equilibria in New Co-based Superalloy2010

    • 著者名/発表者名
      T. Omori, J. Sato, K. Oikawa, I. Ohnuma, R. Kainuma and K. Ishida
    • 学会等名
      CIMTEC 2010
    • 発表場所
      Montecatini Terme, Italy
    • 年月日
      2010-06-14
  • [学会発表] 合金状態図と先端材料設計2010

    • 著者名/発表者名
      石田清仁
    • 学会等名
      日本金属学会2010年第146回春期大会
    • 発表場所
      筑波大学(本多記念講演)
    • 年月日
      2010-03-28
  • [学会発表] L1_2 Compound in Co-base Alloys2009

    • 著者名/発表者名
      K. Ishida
    • 学会等名
      Thermec 2009
    • 発表場所
      Berlin, Germany(Invited lecture)
    • 年月日
      2009-08-25
  • [学会発表] Co-base High Temperature Alloys2009

    • 著者名/発表者名
      K. Ishida
    • 学会等名
      Materials 2009
    • 発表場所
      Lisbon, Portugal
    • 年月日
      2009-04-05
  • [学会発表] Intermetallic Compounds in Co-base Alloys-Phase Stability and Application to Superalloys-2008

    • 著者名/発表者名
      K. Ishida
    • 学会等名
      MRS2008
    • 発表場所
      Boston, U. S. A.(Invited lecture)
    • 年月日
      2008-12-01
  • [学会発表] Phase Diagrams and Design of Some Advanced Materials2008

    • 著者名/発表者名
      K. Ishida
    • 学会等名
      2008NCMS
    • 発表場所
      Chansha, China (Keynote lecture)
    • 年月日
      2008-11-03
  • [学会発表] RECENT PROGRESS ON CO-BASE alloys-phase diagrams and application-2008

    • 著者名/発表者名
      K. ISHIDA
    • 学会等名
      TOFA 2008
    • 発表場所
      Krakow, Poland (Keynote lecture)
    • 年月日
      2008-06-22
  • [学会発表] Phase Diagrams and Design of Some Non-Ferrous Advanced Materials2007

    • 著者名/発表者名
      K. Ishida
    • 学会等名
      ICNFM 2007 (International Conference of Nonferrous Materials, 2007)
    • 発表場所
      Changsha, China (Keynote lecture)
    • 年月日
      2007-11-26
  • [学会発表] Co基合金における金属間化合物-相安定性と耐熱合金への展開-2007

    • 著者名/発表者名
      石田清仁
    • 学会等名
      日本金属学会2007年第141回秋期大会
    • 発表場所
      岐阜大学(基調講演)
    • 年月日
      2007-09-19
  • [学会発表] Recent Progress on Co-base Alloys-Phase Diagrams and Application2007

    • 著者名/発表者名
      K. Ishida
    • 学会等名
      62nd ABM' S ANNUAL INTERNATIONAL CONGRESS
    • 発表場所
      Vitoria, Brazil (Keynote lecture)
    • 年月日
      2007-07-23
  • [備考] 新聞発表:○「硬い金属溶かさず接合日立・東北大が器具摩擦熱で柔らかく」(平成22年3月31日:日経産業新聞)

  • [備考] ○「高融点材も接合可能摩擦攪拌ツールを開発」(平成22年3月29日:電気新聞)

  • [備考] ○「融点高い金属を接合東北大と日立FSWツール開発」(平成22年3月29日:日刊工業新聞

  • [産業財産権] Co基合金2012

    • 発明者名
      大崎元嗣、植田茂樹、石田清仁、大森俊洋、西田浩明、林祐宏、塩田智紀、今野晋也、佐藤順
    • 権利者名
      大同特殊鋼(株)、国立大学法人東北大学、本田技研工業(株)、(株)日立製作所
    • 公開番号
      特許、特開2012-41627
    • 出願年月日
      2012-03-01
  • [産業財産権] 摩擦攪拌用ツール2011

    • 発明者名
      朴勝煥、平野聡、今野晋也、佐藤順、粉川博之、佐藤裕、石田清仁、大森俊洋
    • 権利者名
      (株)日立製作所、国立大学法人東北大学
    • 公開番号
      特許、特開2011-062731
    • 出願年月日
      2011-03-31
  • [産業財産権] 高耐熱性Co基合金2009

    • 発明者名
      大崎元嗣、植田茂紀、志水哲也、石田清仁、大森俊洋、長濱大輔、林祐弘、輪嶋善彦
    • 権利者名
      大同特殊鋼(株)、本田技研工業(株)、国立大学法人東北大学
    • 産業財産権番号
      特許、特開:2009-228024
    • 出願年月日
      2009-10-08

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公開日: 2013-07-31  

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