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戸高 義一(とだか よしかず)

所属 機械工学系
兼務
職名 教授
専門分野 材料物性 / 組織制御
学位 工学博士(豊橋技科大)
所属学会 日本金属学会 / 日本鉄鋼協会 / The Minerals, Metals & Materials Society / 軽金属学会 / 日本熱電学会 / 日本機械学会 / 日本材料学会 / 日本熱処理技術協会 / 粉体・粉末冶金協会
E-mail todaka@me
※アドレスの末尾に「.tut.ac.jp」を補完してください
研究室web http://martens.me.tut.ac.jp/
研究者情報リンク 研究者情報

研究紹介

 加工プロセスを利用したマルチスケールな組織制御、および、そのための合金設計を駆使し、鉄鋼材料等の構造材料からエネルギー変換材料等の機能材料における特性・機能を高度化する研究を行なっています。

テーマ1:巨大ひずみ加工を利用した高密度格子欠陥導入による金属材料の高機能化

概要
HPT(High-Pressure Torsion)加工により作製したサブミクロン結晶粒バルク純Feの引張特性. 高引張強度・高延性を両立した優れた引張特性を示す.

 近年、巨大ひずみ形状不変加工法が開発され、無限の歪量を試料に与えることができるようになりました。本研究では、その一つであるHPT(High-Pressure Torsion)加工により、各種金属材料におけるナノ・サブミクロン結晶粒バルク材料の作製を行なっています。
 巨大ひずみ加工材の特徴は、結晶粒の著しい微細化と共に、転位や空孔等の格子欠陥の高密度化が挙げられます。そのような高密度格子欠陥を有する金属材料では、高引張強度・高延性を両立した優れた力学特性【業績1】を示すことや、相変態挙動が変化【業績2,3】する等、興味深い特異現象が生じます。
 また、汎用的な機械加工であるショットピーニングや切削加工により、試料表面をナノ結晶粒化できることを明らかにしました【業績4】。
 本研究では、巨大ひずみ加工材の創製と、各種特性の評価・発現メカニズムの解明を行なっています。

主な業績

【業績1】 Y. Todaka et al.; Tensile property of submicrocrystalline pure Fe produced by HPT-straining; Mater. Sci. Forum, Vol. 584-586 (2008) P.596.
【業績2】 Y. Todaka et al.; Bulk submicrocrystalline ω-Ti produced by high-pressure torsion straining; Scripta Mater., Vol.59 (2008) P.615.
【業績3】 戸高義一ら; マルテンサイト鋼の高速ドリル加工によるドリル穴表層における超微細結晶粒組織形成とその力学特性; 鉄と鋼, Vol.96 (2010) P.21.
【業績4】 N. Adachi, Y. Todaka et al.: Improving the mechanical properties of Zr-based bulk metallic glass by controlling the activation energy for β-relaxation through plastic; Appl. Phys. Lett., Vol.105 (2014) P.131910.

キーワード

格子欠陥(粒界, 転位, 空孔), 結晶粒微細化, 相変態, 塑性変形

テーマ2:低環境負荷元素からなる熱電材料の高特性化

概要

 熱電効果とは、金属・半導体の一端を高温に、また、他端を低温に保つことにより、両者間に熱起電力が生じる現象です。熱電発電は熱エネルギーを直接電気エネルギーに変換できるため、構造が単純で小型の発電素子を作製できます。このことは自動車等の廃熱利用において大きな利点です。しかし、現在実用化されている熱電材料は、毒性元素からなるものが多く、その使用に制約があります。
 本研究では、Mg2Si合金, CaMgSi合金 等の無毒, 安価, 資源の豊富な元素で構成する熱電材料を作製し、高効率化のための組成と組織の最適化を行なっています。

主な業績

【業績1】 Y. Niwa, Y. Todaka et al.; Thermoelectric properties of Ca-Mg-Si alloys; Materials Transactions, Vol.50 (2009) P.1725.
【業績2】 丹羽陽亮, 戸高義一ら; Na添加Mg2Siの熱伝特性; 日本金属学会誌, Vol.72 (2008) P.693.

キーワード

熱電材料, 低環境負荷, 廃熱, 安全・安心

担当授業科目名(科目コード)

材料工学概論 (B11530190) / プロジェクト研究 (B11510080) / 統計解析 (B11610160) / 機械の材料と加工 (B11630070) / 機械工学実験 (B11610021, B11610023) / 構造材料学 (B11622060) / 材料機能制御工学 (M21622050) / 材料工学特論 (D31030040, D51030040)

その他(受賞、学会役員等)

1) 2010.03: 日本鉄鋼協会 研究奨励賞, 「強ひずみ加工による革新高機能化」
2) 2008.11: 軽金属学会 軽金属奨励賞, 「高圧下巨大ひずみ加工によるチタン材料の高力学機能化」
3) 2008.11: International Symposium on Giant Straining Process for Advanced Materials, GSAM-2008, Best poster award (Young Scientists), “High-Functionalization of Mechanical Property in Ti and Zr by SPD under High-Pressure”.
4) 2007.02: Joint JIM(日本金属学会)/ TMS(米国材料学会) Young Leader International Scholar Program, 第1回代表者, 「強ひずみ加工による材質制御に関する研究」
5) 2005.09: 日本金属学会 奨励賞(組織), 「強ひずみ加工による材質制御に関する研究」


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