Solidification and Crystal Growth for Metals, Ceramics and Composite Materials

結晶成長・凝固・鋳造の原理解明とそれを利用したものづくり

融液成長は液相から固相への相変態ですが,その過程においては複雑な形状をとるものや,合金元素の濃度が場所によって変化するなど,制御しなくてはいけない因子が無数に存在します.宮原研では金属,半導体,セラミックスなどの種々の構造材料及び機能材料について,目的を達成しうる「組織」へと制御するプロセスについて研究しています.例えば太陽電池に用いられるシリコン結晶は,シリコンを融液内で一方向に成長させて作製します.結晶品位はエネルギー変換効率に大きく影響しますので,高い性能を持つ多結晶シリコンを目指して組織制御を行います.また,自動車などの輸送機器の一部の部品では軽量なアルミニウム合金やマグネシウム合金を溶解・凝固して製造します.溶融合金の湯流れでは不純物や気泡を巻き込む恐れがあるため,分散する不純物の除去を目的とした,湯流れと凝固組織の制御について研究しています.さらに,製鉄所で製造される鋼板や鋳型内で凝固する鋳鉄等の大きなものから,金属3Dプリンターで繰り返される小さなものまで,組織の形状及び分布が製品の性質を大きく左右します.高性能の材料の実現を目指して,結晶成長・凝固・鋳造の原理解明とその制御方法について研究しています.

Crystal growth from melt is a phase transformation from the liquid phase to the solid phase, and there are a myriad of factors that must be controlled during this process, such as complex shapes and variations in the concentration of alloying elements within the melt. In Miyahara Laboratory, we are studying the control process so as to allow various structural and functional materials such as metals, semiconductors, and ceramics to develop into microstructures that achieve the desired properties. For example, silicon crystals for solar cells are manufactured by unidirectional crystal growth in silicon melt. Since the crystal quality greatly affects the energy conversion efficiency, microstructure control is performed to achieve polycrystalline silicon with a high performance. In addition, some components of transportation machines such as automobiles are manufactured by melting and solidifying lightweight aluminum and magnesium alloys. Since impurities and bubbles may be entrained in the molten alloy flow, we are studying the control of flow and solidification structure to remove dispersed impurities. In addition, the properties of products are affected greatly by the shape and distribution of microstructures, which are determined in a large range for some products such as steel plates manufactured in steel plants and cast iron solidified in molds, or in a small range for other products such as objects fabricated with metal 3D printers by repeated melting and solidification. We are investigating the principles of crystal growth, solidification and casting, and their control methods to realize high-performance materials.

  • Non-facet growth Facet growth
  • ノンファセット成長とファセット成長

    図は透明有機物であるサクシノニトリル(左)とザロール(右)の成長をその場観察したものです。金属材料の多くもデンドライトと呼ばれる樹の枝のような複雑な形状の固相が液相中を成長していきます。

  • 金属3Dプリンタの造型デモ

    当研究室に設置されている金属3Dプリンタ(EOS社製M100)をインストールした際の造型の様子を動画にしてみました。SUS316L粉末を用いてホイールギアを造型している様子です。



材料工学科紹介ビデオ

材料工学科の紹介動画が公開されました!!宮原研は1:07~1:19です。


NEWS

最近の出来事をこちらにまとめています



お知らせ

 2023年12月1日から12月4日までの間、本ウェブサイトの閲覧ができなくなります。

2023.12.1-4 国際学会発表!!

北海道の室蘭にて、The 16th Asian Foundry Congress(AFC16:第16回アジア鋳物会議)が開催され、西野君(M2)が口頭発表を、田中さんがポスター発表を行いました!

2023.11.24-25 発表

 名古屋工業大学で開催された第17回 物性科学領域横断研究会にて森下准教授がポスター発表を行いました。

2023.11.21 祝勝会!!

 先日の「材工ソフトボール大会」での優勝を祝して、宮原先生主催で研究室の皆で焼肉食べ放題に行ってきました!!

2023.11.18 鋳造

 鋳造工学会の鋳造法案勉強会(8月の終わりから9月の終わりにかけて課題で示された製品形状を欠陥無く鋳込める方案をシミュレーション等を駆使して設計し、その出来栄えを競う)での河邉君(B4)の法案モデルを実鋳造してもらいました!埼玉の田島軽金属さんに各大学が集まり、方案を基に作ってもらった鋳型にアルミ合金を鋳込んでもらいました!!鋳造品はこれから各種評価にかけられます。次は12月の方案発表会とまだまだ続きます。

2023.11.16 受賞!!

 国際会議CMSTF2023初日のポスターセッションに対するAwardが2日目のバンケットにて発表されました!藤原君(M2)がBronz Poster Awardを、そしてなんと齋藤君(M1)がGold Poster Awardを受賞しました!!おめでとうございます!!

2023.11.15-17 国際学会発表!!

 科研費「学術変革領域研究(A) 超温度場材料創成学」が主催する国際会議「The 1st International conference on Creation of Materials by Superthermal Field 2023(CMSTF2023)」が大阪の千里ライフサイエンスセンターにて開催され、近藤君(M2)、藤原君(M2)、齋籐君(M1)、松野君(M1)の4名がポスター発表を行いました!!海外の研究者からの質問にも頑張って答えていました!!

2023.11.15-17 招待講演

 科研費「学術変革領域研究(A) 超温度場材料創成学」が主催する国際会議「The 1st International conference on Creation of Materials by Superthermal Field 2023(CMSTF2023)」が大阪の千里ライフサイエンスセンターにて開催され、森下准教授がInvited talkを行いました。

2023.11.13 材工ソフトボール大会優勝!!

 前週の予選リーグを得失点差でなんとか勝ちぬいた「材工ソフトボール大会」ですが、本日、準決勝、決勝戦が行われ、宮原研が優勝しました!!最後は宮原研14-13田中研という接戦を制しての優勝でした。

2023.10.2 受賞!!(QFC-SP)

 QFC-SPリサーチ生の金属学会高校生ポスターセッションでの発表が「高校生ポスター最優秀賞」に選出されました!!

2023.9.24-25 研究会発表&授賞!!

 科研費「学術変革領域研究(A) 超温度場材料創成学」が主催する『超温度場夏の学校 若手研究交流会』がホテルサンルートソプラ神戸にて開催され、近藤君(M2)、藤原君(M2)、松野君(M1)、齋籐君(M1)の4名が口頭発表を行いました。学生メインの研究会であり積極的に質問する様子が見られました。また、近藤君が優秀発表賞を受賞しました!!(写真ではまだタイトルが記入されていません)

2023.9.20-22 学会発表

  富山大学五福キャンパスにて開催された日本金属学会 2023年秋期(第173回)講演大会にて西野君(M2)、近藤君(M2)、藤原君(M2)、松野君(M1)、齋籐君(M1)、田中さんが口頭発表を行いました。また、同時開催の日本鉄鋼協会 第186回秋季講演大会では鷲見さん(D)が口頭発表を行いました。

2023.9.21 中間報告

 日本鉄鋼協会の「鋳造凝固における欠陥のマルチスケール解析研究会」の中間報告会が日本鉄鋼協会 第186回秋季講演大会にてシンポジウムとして開催され、宮原教授が口頭発表を行いました。

2023.9.20 基調講演

 日本金属学会 2023年秋期(第173回)講演大会の公募シンポジウム「Additive Manufacturingの材料科学II: 超温度場材料創成学」にて森下准教授が基調講演を行いました。

2023.9.19 高校生ポスターセッション発表!!

 QFC-SPのリサーチ生が富山のとやま自遊館にて開催された金属学会高校生ポスターセッションにて発表を行いました!数日前での練習とは見違えるような堂々とした発表ぶりでした!!

2023.8.29 院試打ち上げ!!

 B4の院試が終わりましたので福泉餃子さんで打ち上げをしました!馬君(D3)の博士論文公聴会お疲れ様会も兼ねました!! 

2023.8.8-18 高校生インターン

 九州大学理工系研究インターンシップ(QURIES)にて当研究室に高校生がインターンに来ました。お盆休みを挟んでの5日間のプログラムですが、そのうち2日が台風で通学禁止になるなどいろいろと大変でした。短いながらも何か響く物が有ればと思います。

2023.8.6 オープンキャンパス

 九州大学オープンキャンパスにて当研究室もデモ実験を行いました!!水モデルを用いたデンドライトの説明から、錫合金の砂型鋳造、鋳造の説明と金属3Dプリンタのお話。

2023.7.27 招待講演

 JR博多シティにて開催された第109回一般社団法人軽金属学会 九州支部例会にて、近藤君(M2)が招待講演を行いました。本講演は先日の合同学術講演会での受賞者として招待されたものです。

2023.7.26 バレーボール大会

 材料工学専攻の各研究室対抗バレーボール大会が4年ぶりに開催されました!宮原研は予選リーグを勝ち抜きましたが3位決定性に敗れて惜しくも4位となりました!!

2023.7.20 講演

日之出水道水道機器株式会社様の佐賀工場で催された日本鋳造工学会中四国支部九州支部・合同企画 令和5年度合同研究会にて森下准教授が招待講演を行いました。

2023.6.18-23 学会

 カナダのバンフで開催されたModeling of Casting, Welding and Advanced Solidification Processes (MCWASP XVI)にて森下准教授がポスター発表を行いました。

2023.6.10 学会発表&受賞!!

熊本県民会館パレアにて開催されたR5年度 合同学術講演会(日本金属学会 日本鉄鋼協会 軽金属学会 九州支部 共催)にて近藤君(M2)、藤原君(M2)、斎藤君(M1)、松野君(M1)が口頭発表を行いました。M1の2名にとって初めての学会発表でした!!そしてなんと近藤君と斎藤君がそれぞれ口頭発表優秀賞を受賞しました!!近藤君は先日の鋳造工学会に続いての受賞です!!

2023.6.1 受賞!!

 先日開催された日本鋳造工学会 2023年春期・第181回全国講演大会での近藤君の発表が学生優秀講演賞を受賞しました!!

2023.5.27 QFC-SP

「九州大学未来創成科学者育成プロジェクト(QFC-SP)」のリサーチ生(高校生)がSPring-8に見学に来ました。写真は大学院生から試料の位置をどのように調整するのかについて説明を受けているところです。

2023.5.23-6.5 SPring-8で実験

 近藤君(M2)、藤原君(M2)、斎藤君(M1)、松野君(M1)と森下准教授とで兵庫県のSPring-8にて実験を行いました。

2023.5.20-21 学会発表

 近畿大学 東大阪キャンパスにて開催された日本鋳造工学会 2023年春期・第181回全国講演大会にて田中さん、近藤君、西野君、相原君、博士課程の武谷さんが口頭発表を行いました。

2023.4.28 学会発表

 JR博多シティで開催された日本鋳造工学会九州支部 第75回講演大会にて馬君(D3)と西野君(M2)が口頭発表を行いました。

2023.4.14 見学!!

 戸畑製作所、機械濱田研、材工宮原研の枠組みで共同研究を進めているA-STEPの課題に関連して、NTTdata XAMテクノロジーズ社のデジタルマニュファクチャリングセンター(大阪)に見学および打ち合わせに伺いました。L-PBF方式の金属3Dプリンタがずらずらと並んでおり壮観でした。宮原研からは宮原教授、森下准教授、相原(M2)、岩切(M2)、窪田(M1)、中澤(M1)が参加しました。

2023.4.11 新4年生配属!!

 宮原研に新4年生として赤尾君、井口君、河邉君、角田君、早川君の5名が配属されました。これからよろしくお願いします!!夜には歓迎会を行いました(2次会しか写真を撮っていませんでした)






All truths are easy to understand once they are discovered; the point is to discover them.

Galileo Galilei






Miyahara Laboratory

Department of Materials
Kyushu University
Building No. WEST-4
744 Motooka, Nishi-ku, Fukuoka 819-0395 Japan

宮原研究室

九州大学 大学院 工学研究院 材料工学部門
構造用金属科学講座 材料複合工学講座
福岡県 福岡市 西区元岡744 九州大学ウエスト4号館

Faculty

Professor  Hirofumi MIYAHARA
Associate Professor  Kohei MORISHITA