材料物性研究室
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材料物性研究室

Material Properties Division

研究室の概要
教授紹介
研究テーマ及び最近の成果
主な文献リスト

研究室の概要

材料物性研究室では、次世代航空宇宙用先進材料開発に関連する先進複合材料、 金属間化合物および傾斜機能材料ならびに、超電導応用電力技術開発に関連する極低温材 料について、破壊力学、マイクロメカニックス、損傷力学および分子動力学を基礎として、 メソおよび原子分子レベルからの破壊メカニズムの解明を通した極限環境下における損傷 許容性の評価研究を行っております。また、ＳＱＵＩＤ応用損傷解析技術やSTM,AFMおよび MFM（磁気力顕微鏡）等を用いた定量的非破壊評価技術の研究開発も行っております。 さらに、き裂の発生・進展を自分で知らせ［自己検知］、構造の安全性・健全性を確保で きる［自己診断・修復］材料・構造システムを目指した「知的構造システムの研究開発」 や単結晶同士の複合材料、ＭＧＣ（Melt Growth Composite）材料を用いた「超効率ガスタ ービンシステムの研究開発」の二つの先導研究を推進しています。

教授紹介

教授　平野一美
先進材料工学、破壊力学、非破壊評価、超高温材料工学、極低温・強磁場材料工 学、分子動力学、知的材料・構造

研究テーマ及び最近の成果

  • 先進金属系複合材料の破壊力学
    強化繊維の橋渡しモデルによるき裂先端の 応力拡大係数の解析に基づき、連続繊維強化金属間化合物の破壊靭性および疲労き裂進展 特性を明らかにした。
  • 超耐環境性先進材料の損傷許容性評価
    1500℃以上の超高温領域における材料 試験評価技術を研究開発するとともに、先進C/C複合材料について試験温度とともに破壊強 度が上昇する、力学特性の逆温度依存性の存在や疲労強度特性を明らかにした。また、超 高温試験評価技術の共通化・標準化を推進した。 　
  • 傾斜機能材料の研究開発
    延性金属相によりセラミックスの高強度・高靭性化 が達成されることを理論的に予測し、また、高融点金属繊維によりTi系金属間化合物の高 靭性化にも成功した。セラミックスの延性金属相高靭化メカニズムとして提案するととも に、セラミックス／金属系傾斜機能材料で実証した。 　
  • 極低温・強磁場下における構造健全性評価
    SQUID応用損傷解析装置を研究開発 するとともに、オーステナイトステンレス鋼において、変態誘起き裂閉口現象により極低 温・強磁場下において疲労き裂進展抵抗が向上することを明らかにした。 　
  • 知的材料・構造システムの研究開発
    光ファイバーによる疲労損傷モニタリン グの可能性を明らかにした。 　
  • MD（分子動力学）法による材料のキャラクタリゼーション
    分子動力学シミュ レーションに基づき微視的破壊の活性化エネルギーおよび速度定数を決定した。 　

主な文献リスト

1) K. Hirano, S. Sakamoto and M. Sunakawa:
"Leading Research R&D of Smart Structural System in Industrial Science and Technology Frontier Program in Japan"
US-Japan Workshop on Smart Materials and Structures, TMS Proceeding Book (1996-12) pp.19-25.

2) K. Hirano, K. Etoh and M. Kikuchi:
"Fracture Toughness of Unidirectional Fiber Reinforced Titanium Alloy and Titanium Intermetallic Matrix Composites"
LOCALIZED DAMAGE IV-Computer-Aided Assessment and Control-, (1996-6) pp. 409-416.

3) K. Hirano and M. Vivensang:
"Fatigue Failure Mechanism of Advanced 2-Dimensional C/C Composites"
FATIGUE '96(Proc. of 6th Int. Fatigue Congress), (1996-5) pp.1681-1686.

4) K. Hirano, S. Maruyama and O. Watanabe:
"Toughening Mechanism for Ceramics by a Ductile Metallic Phase"
JSME International Jouranal(Ser. A), 38-2 (1995) pp. 213-219.

5) K. Hirano:
"Technology for Advanced Materials Testings and Ultra-high Temperature Characterization of Carbon/Carbon Composites" (Invited paper)
Proc. of 1994 SEM Spring Conf. on Experimental Mechanics, (1994)pp. 783-789.

6) K. Hirano:
"Current Status of Standardization Activities on Mechanical Testings for Metal Matrix Composites in Japan" (Invited paper)
COMPOSITES TESTING AND STANDARDISATION-ECCM CTS-2-(Woodhead Pub. Ltd), (1994) pp.11-20.

7) K. Hirano: 　　
"High Performance Materials for Severe Environments in the Field of Aerospace and Power Generator Technologies in Japan"(Invited lecture)
METAL MATRIX COMPOSITES(Proc. of 9th Int. Conf. on Composite Materials), Vol. I, (1993) pp.87-88.

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