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研究内容
- Keywords
金属材料の高特性化を目指したマルチスケール微細組織解析
力学特性や磁気特性など、金属材料の応用上重要な諸特性は、物質固有の物性だけでなく、材料の作製過程で形成される微細組織と密接に関連しています。そのため、所望の特性を発現させるための微細組織制御や材料創製の指針を確立するには、微細組織をミクロから原子レベルの幅広いスケールで理解することが重要です。そこで、構造用金属材料をはじめとする様々な金属材料を対象として、電子顕微鏡（FIB-SEM、TEM）や3次元アトムプローブ（3DAP）など最先端の組織解析技術を駆使したマルチスケール組織解析に取り組んでいます。微細組織と材料特性との関係を明らかにすることで、特性発現メカニズムを理解するとともに、高特性化に向けた微細組織制御・材料創製の指針を提案することを目指しています。
出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。
論文
- Z.H. Li, T.T. Sasaki, R. Ueji, Y. Kimura, A. Shibata, T. Ohkubo, K. Hono. Role of deformation on the hydrogen trapping in the pearlitic steel. Scripta Materialia. 241 (2024) 115859 10.1016/j.scriptamat.2023.115859 Open Access
- Z. Wang, T.T. Sasaki, Y. Une, T. Ohkubo, K. Hono. Substantial coercivity enhancement in Dy-free Nd-Fe-B sintered magnet by Dy grain boundary diffusion. Acta Materialia. 248 (2023) 118774 10.1016/j.actamat.2023.118774
- M.Z. Bian, T.T. Sasaki, T. Nakata, Y. Yoshida, N. Kawabe, S. Kamado, K. Hono. Bake-hardenable Mg–Al–Zn–Mn–Ca sheet alloy processed by twin-roll casting. Acta Materialia. 158 (2018) 278-288 10.1016/j.actamat.2018.07.057 Open Access
書籍
- SASAKI, Taisuke, HONO, Kazuhiro. Design and Development of Novel Wrought Magnesium Alloys. The Plaston Concept. Springer, Singapore, 2022, 20.
- 佐々木 泰祐. Nd-Fe-B磁石のマルチスケール組織解析. 株式会社エヌティーエス, 2019
- 佐々木 泰祐. マグネシウム合金の析出強化技術. シーエムシー出版, 2020, 7.
会議録
- M. Z. Bian, T. T. Sasaki, B. C. Suh, T. Nakata, S. Kamado, K. Hono. Development of Heat-Treatable High-Strength Mg–Zn–Ca–Zr Sheet Alloy with Excellent Room Temperature Formability. Magnesium Technology 2018. (2018) 361-364 10.1007/978-3-319-72332-7_55
- B.-C. Suh, M.-Z. Bian, T. Nakata, T. T. Sasaki, S. Kamado, K. Hono. Alloy Design for the Development of Heat Treatable High Strength Mg Sheet Alloy with Excellent Room Temperature Formability. Magnesium Technology 2018. (2018) 373-377 10.1007/978-3-319-72332-7_58
- T. Nakata, C. Xu, T. T. Sasaki, Y. Matsumoto, K. Shimizu, K. Hono, S. Kamado. Development of high-strength high-speed-extrudable Mg-Al-Ca-Mn alloy. Magnesium Technology 2017. (2017) 17-21 10.1007/978-3-319-52392-7_6
口頭発表
- 佐々木 泰祐, サハ マイナク, 齊藤 拓馬, 趙 研, 奥川 将行, 安田 弘行, 中野 貴由, 小泉 雄一郎. セル/セル境界相組織の制御による金属積層造形材料の特性制御. 日本金属学会 2025年秋期 (第177回) 講演大会. 2025 招待講演
- SASAKI, Taisuke, LIN, Jhe Yu, Yi Peng, リー ゼハオ, Prameera Suhas Eswarappa, Park Abigail, Lipkin Elena, Lee Alice, Falk Michael, Weihs Timothy, HONO, Kazuhiro. Deformation induced G.P. zone formation in magnesium alloys. TMS2023 152nd Annual Meeting & Exhibition. 2023 招待講演
- SASAKI, Taisuke. Strong and ductile heat-treatable Mg-Sn-Zn-Al wrought alloys. Mg2015. 2015 招待講演
その他の文献
- 今野晋也, 芝山隆史, 長田 俊郎, 佐々木 泰祐, 長濱大輔, 奧野元貴. 高強度粉末鍛造ディスク材の製造プロセスの開発. 第51回日本ガスタービン学会定期講演会プロシーディングス. 51 (2023) C-4
- 佐々木 泰祐, 宝野 和博. 優れた室温成形性を示す高強度マグネシウム合金板材の開発. アルトピア. 48 [2] (2018) 14-20
- 佐々木 泰祐, 宝野 和博. 熱処理型展伸マグネシウム合金の開発. 金属. 87(通巻1167 [4] (2017) 280-288
所属学会
日本金属学会, 日本磁気学会, 軽金属学会, Minerals,Metals & Materials Society
構造材料研究センター
金属材料の高性能化を目指したマルチスケール組織解析
微細組織，3次元アトムプローブ(3DAP)，電子顕微鏡，金属・無機材料
概要
力学特性や磁気特性など、金属材料の応用上重要な諸特性は、物質固有の物性だけでなく、材料の作製過程で形成される微細組織と密接に関連しています。微細組織は、ミクロから原子レベルに至る幅広いスケールにわたって多様な形態で存在します。そのため、所望の特性を発現させるための微細組織制御や材料創製の指針を確立するには、複数の組織解析手法を組み合わせ、微細組織を幅広いスケールで多面的に捉えることが重要です。
そこで、構造用金属材料をはじめとする様々な金属材料を対象に、電子顕微鏡（FIB-SEM、TEM）や３次元アトムプローブ（3DAP）などの最先端の組織解析技術を駆使したマルチスケール組織解析に取り組んでいます。微細組織と材料特性との関係を明らかにすることで、特性発現メカニズムを理解するとともに、高特性化に向けた微細組織制御・材料創製の指針を提案することを目指しています。
新規性・独創性
● FIB-SEM、TEM、3次元アトムプローブを相補的に用いたマルチスケール組織解析
● 3次元アトムプローブによる組織解析手法の高度化
● 水素などの軽元素分布のナノスケール３次元解析
● ラボスケールでの材料開発による高特性化の実証
内容
TEMと3DAPを用いて同一視野を相補的に解析することで、転位などの格子欠陥周辺におけるナノスケールの元素分布を明らかにすることができます。例えば、独自に開発した塗装焼付硬化型マグネシウム合金にTEMと3DAPによる同一視野解析を適用し、その高強度化が、溶質クラスタの分散による析出強化と、溶質元素の転位芯への偏析による転位の不動化に起因することを明らかにしました。
3次元アトムプローブ（3DAP）は、金属材料中に存在する元素の三次元分布をサブナノメートルの空間分解能で再構築できる分析手法です。飛行時間型質量分析により原子種を同定するため、原理上は水素を含む全ての元素が分析できますが、環境中から材料内部に侵入し、水素脆化などを引き起こすppmオーダーの微量な水素を分析することは困難でした。そこで、水素の同位体である重水素を試料に導入することで、微量な水素の3次元分布をナノスケールで可視化する手法を確立しました。これにより、材料内部における水素の局所的な分布を直接捉え、水素が材料特性に及ぼす影響を議論することが可能になりました。
まとめ
電子顕微鏡（FIB-SEM、TEM）や3次元アトムプローブを駆使した詳細な微細組織解析は、様々な金属・無機材料に適用可能であり、そこから得られる知見は、応用上重要な材料特性を向上させるための有用な手掛かりとなります。さらに、取得したデータの解析にAIを活用するなど、組織解析の高度化・効率化と、材料開発指針の効率的な提案に向けた研究にも取り組んでいます。
