世界最高強度のマグネシウム合金とマグネシウム製ホイールハブ等(川本重工製)．超々ジュラルミン製の半分の重さ!　引張試験データ．

アルミニウム合金に代わる次世代軽量構造材料として期待されているマグネシウム合金であるが、実強度が低く、自動車等の構造部材としての適用は進んでいない。私たちの研究室では、従来の加工熱処理法に巨大ひずみ加工プロセスの一つである多軸鍛造のプロセスを加えることで、難加工性材料のマグネシウム合金の高強度化と高機能化を図り、実用化を目指している。
図は、独自に開発した「多軸鍛造法」により製造した世界最高強度650MPaの引張強度を誇るマグネシウム合金と、それから作った自転車用ホイールハブ等である。極めて高強度かつ軽量なことから、スポーツ用品を初めとする様々な構造部材への適用が期待されている。最近は、さらに新しいマグネシウム合金の強化方法であるDRF法を開発し、製品化が近く、その基礎物性データを収集中である。
最近は、これらの知見を活かした"ヘテロナノ組織"の開発に成功しており、NEDO等の資金援助を受けて、実用化研究を進めている。

エコキュート用高強度銅管の高温変形中の応力-ひずみ曲線．高温変形機構の解明のため撮影された組織イメージ．生産性向上と強度向上の両立が実現．

金属基機械材料の高強度化と加工性のバランスを向上させるため、高温加工中に起こる現象「動的再結晶」を利用し、組織制御を行っている。これにより、高温での加工生産性の大幅な向上、室温での強度と機械加工性の良バランスを実現できる。
図は、銅合金の高温変形によって得られた応力-ひずみ線図で、動的再結晶による「加工軟化」現象が見て取れる。加工軟化によって大型部材の高温塑性加工が可能になり、また動的再結晶の発現による結晶粒微細化による高強度化と信頼性向上が、実用材に重要な特性向上をもたらしており、実用金属・合金の製品化と組織制御に最も重要な研究の一つとなっている。国内での研究者が少なく、また工場における生産工程においても重要な技術でもある。

開発した超高強度純チタンワイヤーと歯科用クラウンの試作例(写真提供: 神奈川歯科大・木本教授)．および引張試験結果．

純チタンは生体適合性に優れているものの、強度が不足しているため、例えば歯科用インプラントではチタン合金が利用されることが多い。しかしこの場合、生体拒絶反応や人骨ヤング率との違いから起こる顎骨破壊等が問題となっている。私たちのグループは、人体に優しい純チタンの高強度化を進め、高強度化と低ヤング率化を達成している。さらなる高強度化と低ヤング率化を図るべく研究を進めている。
既に2種工業純チタンにおける世界最高強度を達成しており、生体材料の他に各種構造材としての実用化を目指して研究を進めている。学生皆さんの研究参加を期待します!