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ビジョン
航空機エンジンに使用されているチタン合金は、ターボファンエンジンの場合、前段のファンや圧縮機に採用されてきました。燃焼器やタービンから離れた前段では比較的温度上昇が低く、600℃以下の環境でチタン合金が使われています。この600℃の壁を突破するにはナノスケールの材料組織をうまく制御することが一つの問題解決策になると予想しています。熱力学計算を用いて「混合のエントロピー」の概念を利用してナノスケールの組織制御を目指しています。同時に熱力学計算ソフトも活用し、これらの学理を駆使して、新しい耐熱チタン合金の開発にチャレンジしています。
最終用途例
APPLICATION
鋳造ルートでは偏析が生じるような元素を用いるため、粉末焼結法を利用して均一に材料中に分散させる必要があります。まずは小型のディスクとファンが作製できる規模の材料開発から始めています。
強み
X線回折による材料中の欠陥の定量評価、電子による顕微鏡観察および結晶配向状況の評価など、ナノ・原子レベル解析技術をもっていますので、この技術を十二分に発揮して原子レベルから部材形状まで造り上げます。これまでの成果で既存の耐熱チタン合金では550℃でも結晶回転が起きてしまうことを突き止めています。
テクノロジー
混合のエンタルピーの概念を用いて、耐熱Mg-Al-Ca-Mn合金のクリープ特性向上のメカニズムを明らかにしてきました（T. Hommaら, Acta Mater., 59 (2011) 7662.）。耐熱性を担うような化合物を形成させる好きなもの同士の元素を、密集させて集めます。同様な概念で耐熱チタン合金中に新しいナノスケールの金属間化合物を微細分散すれば、600℃を超える高温変形を抑止することを期待しています。アルミニウム、マグネシウム、チタン合金に対する長年のナノスケールの組織解析技術を認めて頂き、軽金属学会から軽金属学会躍進賞もいただいたおります。
共同研究仮説
航空機、ドローン、自動車、船舶等の部品を扱う企業との共同研究を希望しています。特に放電プラズマ焼結を用いた焼結ルートから塑性変形を入れて新しいチタン合金を開発しているため、大型部材の開発が将来的に問題になることを予想しています。
航空機、ドローン、自動車、船舶等の構造部品は複雑形状を有するので、3次元積層造形（AM）法がその威力を発揮します。しかし、AMで耐熱チタン合金の開発を行うにはコストも時間も浪費します。放電プラズマ焼結（SPS）は迅速に焼結が可能で合金開発のローテーションも早く、低コストで材料開発を実現します。
イベント動画
研究者
■経歴
2005年3月 筑波大学 数理物質科学研究科 物性・分子工学専攻 修了
2004年4月－2005年3月 物質・材料研究機構
NIMSジュニアリサーチアソシエイト
2005年4月-2007年3月 The University of Sydney, Australian Key Center for Microscopy & Microanalysis, Research Associate
2007年4月-2012年4月 長岡技術科学大学 機械系 助教
2012年5月 長岡技術科学大学 機械系 准教授 博士（工学）
■研究室ホームページ
https://mcweb.nagaokaut.ac.jp/~thonma/researchmap
https://researchmap.jp/read0105272/
