研究の概要
軽金属材料の組織制御により特性を向上し、輸送機器の軽量化へ貢献すると共に、SDGs目標達成を目指して研究を行っています。
マグネシウム合金/アルミニウム合金爆着クラッド材の界面組織形成と接合強度の関係解明
近年，環境負荷軽減の観点から鉄道・自動車などの軽量化ニーズが高まり，マグネシウム合金などの軽金属材料の適用が研究されています。一方で，マグネシウム合金は材料特性の都合上，構造材料として単独で使用することが難しく，軽量材料として広く適用されているアルミニウム合金との異種金属接合技術の研究開発が急務となっています。
マグネシウム合金とアルミニウム合金との異材接合においては，従来の接合手法ではその接合部の強度が低下することが問題となっていましたが，本研究ではこれに爆着法を適用することで，接合界面における化合物層の形成を抑制し，高い接合強度が得られることを見出しています。
圧縮ねじり加工法を用いた加工熱処理によるアルミニウム合金の組織制御
輸送機器において，CO2排出量削減と燃費向上のために部材の更なる軽量化が進められ，軽量材料として使用されている高強度アルミニウム合金（Al-Zn-Mg系，7000系）においては更なる高性能化が強く求められています。強度を向上すべく合金組成を調節すると，耐食性が低下してしまうことや，強度と延性はトレードオフの関係にあることが懸念材料です。
本研究では，材料に圧縮とねじり負荷を同時に与え，内部組織を微細化すること，ならびに適切な熱処理プロセスを組合わせることによる7000系アルミニウム合金の高性能化を目指しています。
徐冷焼入れした高強度アルミニウム合金におけるナノ組織の形成メカニズム解明
アルミニウムは軽量性，熱及び電気伝導性，加工性等の優れた特性を持ち，輸送機器や電子機器，建築用材等，様々な用途で用いられています。最も強度の高いAl-Zn-Mg合金は，航空機，鉄道車両，自動車などの構造部材として適用されています。
通常，熱処理による調質によりアルミニウム合金は硬化（時効硬化）しますが，その際に行われる溶体化処理において，急速に冷却（水冷）することが要求されます。しかし本合金では，徐冷しても高い強度が得られることが分かっており，そのメカニズムや，更なる高強度化に向けたプロセス開発が急務となっています。徐冷を活用すると，工業的には省プロセスとなる利点があるため，その詳細を解明することを目指しています。
プロフィール
2008年4月 名古屋工業大学 工学部 物理工学科（環境材料工学科） 卒業
2012年4月 東京工業大学 理工学研究科 材料工学専攻 修士課程 修了
2014年4月 東京工業大学 理工学研究科 材料工学専攻 博士課程 修了
2017年4月 株式会社UACJ R&Dセンター 研究員
2020年4月 名古屋工業大学 工学部 物理工学科 助教
業績
主要論文
1) M.Mihara, E. Kobayashi and T. Sato: Rapid age-hardening behavior of Al-Mg-Cu (-Ag) alloys and incubation stage in the low-temperature aging, Materials Transactions, Vol.54, No.10 (2013), pp.1898-1904.
2) M.Mihara, E. Kobayashi and T. Sato: Nanocluster formation and two-step aging behavior of rapid hardening Al-Mg-Cu(-Ag) alloys, Materials Science Forum, Vol.794 (2014), pp. 996-1001.
3) M.Mihara, E. Kobayashi and T. Sato: Effects of the pre-aging period on the formation behavior of nanoclusters in an Al-Mg-Cu alloy, Materials Transactions, Vol.56,No.4 (2015), pp.500-506.
4) M.Mihara, C. D. Marioara, S. J. Andersen, R. Holmestad, E. Kobayashi, T. Sato: Precipitation in an Al-Mg-Cu alloy and the effect of a low amount of Ag, Materials Science and Engineering: A, Vol.658 (2016) , pp.91-98.
5) C. Rowolt, B. Milkereit, A. Springer, M. Mihara-Narita, H. Yoshida, K. Yamashita, K. Oldenburg and O. Kessler: On the extraordinary low quench sensitivity of an AlZnMg alloy, Journal of Materials Science, 56(2021), pp. 20181-20196.
6) M. Mihara-Narita, K. Asai, Hisashi Sato, Y. Watanabe, H. Mori, N. Saito, I. Nakatsugawa, Y. Chino: Interfacial microstructure and mechanical properties of explosively welded Mg/Al alloy plates, Journal of Materials Engineering and Performance, 31(2022) , pp. 7039-7048.
7) 淺井康之介，成田麻未，佐藤尚，渡辺義見，森久史，斎藤尚文，中津川勲，千野靖正：マグネシウム/アルミニウム合金爆発圧着材の界面組織，耐食性および機械的性質に及ぼすマグネシウム合金組成の影響，軽金属，72(5)，pp. 255-264.
8) 成田麻未，森久史，佐藤尚，渡辺義見，斎藤尚文，千野靖正，花野嘉紀，山田吉徳，箕田正，田中宏樹：マグネシウム合金 /アルミニウム合金爆着クラッド材における界面の金属組織の特徴，軽金属溶接，60(7)，pp. 38-45.
9) 成田麻未、淺井康之介、森久史、斎藤尚文、千野靖正、佐藤尚、渡辺義見：AZ80マグネシウム合金/A6005Cアルミニウム合金爆発圧着材の接合界面組織および機械的性質に及ぼす焼鈍処理の影響，溶接学会論文集2022年度特集号「軽構造接合加工研究委員会特集号」，41 (2023)，107-115.
総説・解説
1) 森久史，成田麻未，千野靖正，中田一博：アルミニウム合金とマグネシウム合金との異種材接合，溶接学会誌，89(2020)，pp. 499-503．
2) 成田麻未：ダイバーシティ推進が切り拓く未来への期待，軽金属，71(2021), pp. 523.
3) 成田麻未：アルミニウム合金の時効硬化現象における 原子空孔の役割，まてりあ，61(2022)，pp. 160-165．
4) M. Mihara-Narita: Elucidation of the joining and interface mechanism of lightweight difficult-to-weld materials joined by explosive impact force, Impact, 2022(2022), 54-55.
5)Y. Watanabe, M. Mihara-Narita, H. Sato: Grain Refinement of Cast Aluminum by Heterogeneous Nucleation Site Particles with High Lattice Matching, MATERIALS TRANSACTIONS, 64 (2023) , 1083-1097.
招待講演
1) 成田麻未：Al-Mg-Cu(-Ag)合金における特異な時効硬化挙動の研究，軽金属学会第139回秋期大会，2020年11月
2) 成田麻未：強ひずみ加工法による7000系アルミニウム合金の組織微細化，軽金属学会第143回秋期大会，2022年11月．
3) M. Mihara-Narita: Effects of alloy compositions on the interfacial microstructure and mechanical properties of explosively welded Mg/Al alloy plates, 4th Global Summit on Future of Materials Science and Research, 2022年11月．
4) 成田麻未：強ひずみ加工によるアルミニウム鋳造材の組織微細化と時効硬化挙動，第101回鋳造先端プロセス研究部会，2022年12月．
5) 成田麻未：軽金属材料を用いた爆着クラッド材の界面組織と諸特性，第118回 クラッド研究委員会，2023年1月．
受賞
2014年1月（一社）軽金属学会 平成25年度軽金属希望の星賞
2014年9月（公社）日本金属学会 2014年秋期大会（第155回）第23回優秀ポスター賞
2016年6月 The 15th International Conference on Aluminium Alloys (ICAA-15), Best poster award
2017年3月（公社）日本金属学会 2017年春期大会（第160回），第28回優秀ポスター賞
2019年11月（一社）軽金属学会 第11回軽金属女性未来賞
2021年11月（一社）軽金属学会 第1回希望の星賞 グランドチャンピオンシップ 最優秀希望の星賞
2022年 3月 名古屋工業大学若手研究イノベータ養成センター 奨励賞
2022年9月 The 18th International Conference on Aluminium Alloys (ICAA-18), Best poster award
2022年11月（一社）軽金属学会 第40回軽金属奨励賞
2022年11月 名古屋工業大学 第9回（2022年度）「女性が拓く工学の未来賞」 優秀賞
2022年11月 名古屋工業大学 学長褒賞 優秀賞 「材料工学の次世代を担う若手女性教員の研究教育活動に係る業績」
2022年12月（一社）日本女性科学者の会 第14回学術大会，若手研究者特別賞
2023年3月 名古屋工業大学若手研究イノベータ養成センター 優秀賞
2023年5月（一社）溶接学会 軽構造接合加工研究委員会 講演奨励賞 「爆発圧着法による軽金属材料の接合及び特性評価」
学会活動
・所属学会
軽金属学会，金属学会，溶接学会，鋳造工学会，塑性加工学会，日本女性科学者の会
・研究部会
7000系アルミニウム合金の時効硬化挙動研究部会 部会長
