所属
物質理工学院 教授
職名
教授
外部リンク
ムライシ シンジ
村石 信二
MURAISHI SHINJI
学位
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工学博士 （ 東京工業大学 ）
研究キーワード
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金属組織
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Science of metals and alloys
研究分野
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ナノテク・材料 / 構造材料、機能材料
学歴
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東京工業大学
- 2002年
-
東京工業大学 総合理工学研究科 材料物理科学専攻
- 2002年
国名： 日本国
-
東京工業大学 工学部 金属工学科
- 1997年
国名： 日本国
経歴
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-:Tokyou Metropolitan College of Technology PART-TIME LECTURER
2006年
-
-:東京都立工業高等専門学校 非常勤講師
2006年
-
:東京大学 先端科学技術研究センター 特任助手
2002年 - 2004年
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:The University of Tokyo Research Center for Advanced Science and Technology Research Associate
2002年 - 2004年
所属学協会
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日本金属学会
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軽金属学会
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日本鉄鋼協会
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Japan Institute of Metals
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Japan Institute of Light Metals
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The Iron and Steel Institute of Japan
論文
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Optimal Arrangements and Local Anisotropy of {100} Guinier–Preston (GP) Zones by Parametric Dislocation Dynamics (PDD) Simulations
2024年10月
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Interaction between dislocation and heterogeneous interface in Cu/Fe laminated composites based on discrete dislocation dynamics ,
2024年7月
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Experimental and numerical analyses of cooling and intermediate layer formation process at the magnetic pulse Welded Al/Fe joint interface
Jiedi Li, Shinji Muraishi, Shinji Kumai
Materials Transactions 62 ( 9 ) 1376 - 1385 2021年9月
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Magnetic pulse forming behavior and the high speed deformation structure of A1050 aluminum sheet
Takashi Kambe, Shinji Muraishi, Shinji Kumai
Keikinzoku/Journal of Japan Institute of Light Metals 71 ( 1 ) 51 - 59 2021年1月
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Experimental and numerical analyses of wavy interface formation and local melting phenomena at the magnetic pulse welded al/fe joint interface
Jiedi Li, Shinji Muraishi, Shinji Kumai
Materials Transactions 62 ( 8 ) 1184 - 1193 2021年
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Experimental and numerical analyses of magnetic pulse forming of A1050 aluminum sheet
Takashi Kambe, Yasutaka Kedo, Shinji Muraishi, Shinji Kumai
Materials Transactions 61 ( 2 ) 346 - 354 2020年
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Effect of cooling rate on constituent particle formation in high-speed twin-roll cast Al-Mn based alloy strips
Ram Song, Shinji Muraishi, Shinji Kumai
73rd World Foundry Congress "Creative Foundry", WFC 2018 - Proceedings 35 - 36 2018年
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Numerical analysis of wavy interface formation and successive temperature change in magnetic pulse welded Al/Cu joint
Junto Nishiwaki, Takashi Kambe, Yasutaka Kedo, Yohei Harada, Shinji Muraishi, Shinji Kumai
Materials Science Forum 877 655 - 661 2017年
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Microstructural evolution of Al-Mn based alloy fabricated by vertical-type high-speed twin-roll casting
Ram Song, Yohei Harada, Shinji Muraishi, Shinji Kumai
Materials Science Forum 877 51 - 55 2017年
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種々の先端的高速固相接合法により作製したアルミニウム合金同種・異種接合材の組織形成ならびに接合メカニズムの解明 査読
熊井 真次, 村石 信二, 原田 陽平, 糸井 貴臣, 前田 将克
軽金属 67 ( 9 ) 447 - 459 2017年
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タンデム式縦型高速双ロールキャスト法により作製したAl-Mn/Al-Si合金クラッド材の界面接合に及ぼす芯材表面状態の影響
高山 雄介, 原田 陽平, 村石 信二, 熊井 真次
鋳造工学 全国講演大会講演概要集 169 108 - 108 2017年
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Experimental and numerical analysis of the formation behavior of intermediate layers at explosive welded Al/Fe joint interfaces 査読
Yusuke Aizawa, Junto Nishiwaki, Yohei Harada, Shinji Muraishi, Shinji Kumai
JOURNAL OF MANUFACTURING PROCESSES 24 100 - 106 2016年10月
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The Effects of Low Cu Additions and Predeformation on the Precipitation in a 6060 Al-Mg-Si Alloy 査読
Takeshi Saito, Shinji Muraishi, Calin D. Marioara, Sigmund J. Andersen, Jostein Royset, Randi Holmestad
METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE 44A ( 9 ) 4124 - 4135 2013年9月
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Phase separation into nano-crystalline nitrides in ternary Ti-Si-N system via N implantation 査読
S Muraishi, T Aizawa
PRICM 5: THE FIFTH PACIFIC RIM INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADVANCED MATERIALS AND PROCESSING, PTS 1-5 475-479 3651 - 3654 2005年
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Surface nano-structuring of Zr thin film via Ni-implantation 査読
S Muraishi, T Aizawa
METASTABLE, MECHANICALLY ALLOYED AND NANOCRYSTALLINE MATERIALS 24-25 65 - 68 2005年
MISC
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タンデム式縦型高速双ロールキャスト法により作製したA3003/A4045クラッド材界面の接合状態
高山雄介, 原田陽平, 村石信二, 熊井真次
鋳造工学 91 ( 7 ) 2019年
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タンデム式縦型高速双ロールキャスト法により作製した熱交換器材料の組織とろう付特性
高山雄介, 山野花穗, 成田渉, 中村亮司, 筒井あかり, 原田陽平, 村石信二, 熊井真次
鋳造工学 88 ( 10 ) 2016年
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Mixture rule for indentation derived Young's modulus in layered composites
Shinji Muraishi
Thin Solid Films 518 ( 1 ) 233 - 246 2009年11月
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Mixture rule for indentation derived Young's modulus in layered composites
Shinji Muraishi
THIN SOLID FILMS 518 ( 1 ) 233 - 246 2009年11月
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Microstructure and elasticity of glassy alloy surface by reactive and inert ion implantation
Shinji Muraishi, Hirono Naito, Tatuhiko Aizawa
MATERIALS TRANSACTIONS 48 ( 7 ) 1859 - 1863 2007年7月
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Ellipsometric characterization on multi-layered thin film systems during hydrogenation
D. J. Santjojo, Tatsuhiko Aizawa, S. Muraishi
MATERIALS TRANSACTIONS 48 ( 6 ) 1380 - 1386 2007年6月
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Ellipsometric characterization on multi-layered thin film systems during hydrogenation
D. J. Santjojo, Tatsuhiko Aizawa, S. Muraishi
MATERIALS TRANSACTIONS 48 ( 6 ) 1380 - 1386 2007年6月
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Compositional dependent amorphization in Zr alloy films by means of Ni-implantation
S Muraishi, H Naito, T Aizawa
MATERIALS TRANSACTIONS 46 ( 12 ) 2751 - 2754 2005年12月
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Compositional dependent amorphization in Zr alloy films by means of Ni-implantation
S Muraishi, H Naito, T Aizawa
MATERIALS TRANSACTIONS 46 ( 12 ) 2751 - 2754 2005年12月
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Self-lubrication mechanism via the in situ formed lubricious oxide tribofilm
T Aizawa, A Mitsuo, S Yamamoto, T Sumitomo, S Muraishi
WEAR 259 ( 1-6 ) 708 - 718 2005年7月
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Fabrication of glassy surface via ion-irradiation: Ni-irradiation induced c-a transition behavior in Zr alloys
S. Muraishi, H. Naito, T. Aizawa
Materials Science of Bulk Metallic Glasses ( 6 ) 4 2005年
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イオン照射によるＺｒ基合金の非晶質化
村石信二, 相澤龍彦
「金属ガラスの最適構造化プロセス」研究会講演概要 2 36 2005年
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Fabrication of glassy surface via ion-irradiation: Ni-irradiation induced c-a transition behavior in Zr alloys
S. Muraishi, H. Naito, T. Aizawa
Materials Science of Bulk Metallic Glasses ( 6 ) 4 2005年
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Fabrication of nanostructured titanium thin films via N ion implantation and postannealing treatment
S Muraishi, T Aizawa, H Kuwahara
SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY 188 260 - 264 2004年11月
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Reaction-induced phase separation from supersaturated solid solution to nitride in thin films
S Muraishi, T Aizawa, H Kuwahara
SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY 188 431 - 434 2004年11月
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Competitive Nucleation and Growth of {111} Ω with {001} GP zones and θ’ in a Stress-Aged Al-Cu-Mg-Ag Alloy
S. Muraishi, S. Kumai, A. Sato
Materials Transaction 45 ( 10 ) 2974 - 2980 2004年10月
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Micro structure of N-implanted Ti thin films prepared by ion beam sputtering deposition
S Muraishi, T Aizawa
CERAMIC NANOMATERIALS AND NANOTECHNOLOGY II 148 155 - 162 2004年
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Competitive nucleation and growth of {111} Ω′with {001} GP Zones and θ in a stress-aged Al-Cu-Mg-Ag alloy
Shinji Muraishi, Shinji Kumai, Akikazu Sato
Materials Transactions 45 ( 10 ) 2974 - 2980 2004年
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Microstructure of N-implanted Ti thin films prepared by ion beam sputtering deposition
Shinji Muraishi
Ceramic Transaction 148 155 - 162 2004年
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Real microstructure modeling for stiffness and strength analyses of texture in ores
T Aizawa, Y Suwa, S Muraishi
ISIJ INTERNATIONAL 44 ( 12 ) 2086 - 2092 2004年
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イオンビーム技術を用いた表面ガラス構造化
村石信二相澤龍彦
「金属ガラスの最適構造化プロセス」研究会講演概要 1 36 2003年
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顔面骨折整復に用いたチタン製プレートの表面変化と周囲組織の元素分析
村石信二
BiomedicalResearch on Trace Elements 14 ( 3 ) 219 - 225 2003年
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Strengthening of Al-Cu single crystals by stress-oriented Guinier-Preston zones
S Muraishi, N Niwa, A Maekawa, S Kumai, A Sato
PHILOSOPHICAL MAGAZINE A-PHYSICS OF CONDENSED MATTER STRUCTURE DEFECTS AND MECHANICAL PROPERTIES 82 ( 14 ) 2755 - 2771 2002年9月
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Stress-Oriented Nucleation of Ω Phase Plates in an Al-Cu-Mg-Ag alloy
Shinji Muraishi
Philosophical Magazine A 82 ( 2 ) 415 - 428 2002年1月
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Stress-Oriented Nucleation of Ω Phase Plates in an Al-Cu-Mg-Ag alloy
Shinji Muraishi
Philosophical Magazine A 82 ( 2 ) 415 - 428 2002年
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Yield Shear Stress Anisotropy of Al-Cu Single Crystals Containing Single Variant GP Zones
Shinji Muraishi, Shinji Kumai, Akikazu Sato
Materials Science Forum 396-402 1001 - 1006 2002年
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Stress-Assisted Nucleation of Ω Precipitates in Al-Cu-Mg-Ag Alloys
S. Muraishi, S. Kumai, A. Sato
The Proceedings of the 2nd International Conference on Light Materials for Transportation Systems 541 - 546 2001年
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Stress-Assisted Nucleation of Ω Precipitates in Al-Cu-Mg-Ag Alloys
S. Muraishi, S. Kumai, A. Sato
The Proceedings of the 2nd International Conference on Light Materials for Transportation Systems 541 - 546 2001年
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Al-Cu系合金単結晶の塑性変形に及ぼす析出相配列効果の影響
村石信二, 前川淳, 丹羽信崇, 熊井真次, 佐藤彰一
軽金属学会第100回春期大会講演概要 175/176 2001年
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Al-Cu-Mg-Ag合金の初期時効組織に及ぼす外力の効果
村石信二, 熊井真次, 佐藤彰一
軽金属学会第100回春期大会講演概要 173/174 2001年
講演・口頭発表等
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Thermoelectric properties of Mg2Si1－XGeX materials prepared by bulk mechanical alloying and hot pressing
2004年
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Zr-Cu 合金薄膜のNイオン注入に伴う組織変化
日本金属学会第137回秋期大会 2005年
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Niイオン照射したZr合金のガラス化過程に及ぼす照射エネルギーの影響,
日本金属学会第137回秋期大会 2005年
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Amorphization and Phase-Separation of Glassy Alloy Film by Means of Ion Implantation
The 5th international Conference of Bulk Metallic Glasses 2006年
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Structural evolution of Zr based alloy films via Ni-implantation
Collected Abstracts of the 2004 Autumn Meeting of The Japan Institute of Metal 2004年
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Surface nano structuring of Zr Thin Film via Ni-implantation
11th International Symposium on Metastable, Mechanically Alloyed and Nanocrystalline Materials 2004年
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N-Implantation Induced Phase Separation in Zr-Cu Film
2006 TMS Annual Meeting & Exhibition 2006年
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Surface Amorphization in Zr Alloy Films via Ni Implantation
2006 TMS Annual Meeting & Exhibition 2006年
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Amorphization and Phase-Separation of Glassy Alloy Film by Means of Ion Implantation
The 5th international Conference of Bulk Metallic Glasses 2006年
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N-Implantation Induced Phase Separation in Zr-Cu Film
2006 TMS Annual Meeting & Exhibition 2006年
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ユニットセルモデルによるポーラス体の強度・剛性解析
2002年
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Solid-State Synthesis of Mg2Co alloy by bulk mechanical alloying
2003年
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N＋ イオン注入による Ti-X 合金薄膜の反応相分離挙動
2003年
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Yield Shear Stress Anisotropy of Al-Cu Single Crystal Containing Single Variant GP zones
2002年
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Yield Shear Stress Anisotropy of Al-Cu Single Crystal Containing Single Variant GP zones
2002年
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人工骨材料としてのマグネシウムの可能性と安全性
2003年
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Thermoelectric properties of Mg2Si1－XGeX materials prepared by bulk mechanical alloying and hot pressing
2003年
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イオン注入したa-(Zr,Cu)/Si 基板上薄膜のヤング率評価
日本金属学会講演概要 (第141回・岐阜) 2007年
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イオン注入したZr基金属ガラスの内部組織とその力学特性
日本金属学会第140回春期大会 2007年
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Controlled Elasticity in Nano-structured Metallic Glass by Ion Implantation
PRICM6 2007年
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集中荷重条件下における多層薄膜材料のヤング率に対する複合則の適用
2008年秋期（第143回）日本金属学会 2008年
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Surface Amorphization in Zr Alloy Films via Ni Implantation
2006 TMS Annual Meeting & Exhibition 2006年
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Controlled Elasticity in Nano-structured Metallic Glass by Ion Implantation
PRICM6 2007年
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ナノインデンテーションによるAl-4wt%Cu/Al2Cu 基板上薄膜のヤング率評価
2007年
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インデンテーション法による多層膜の弾性率評価法について：Mindlin解を用いた弾性複合則
2008年秋期（第143回）日本金属学会 2008年
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Emergence of (001) prefered orientation in AlN film using ultrathin Pt/AlN buffer layer
2009年
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Berkovich圧子を模した３角形転位ループモデルによる表面変位の評価
日本金属学会 2009年秋期（第145回）大会 2009年
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インデンテーションによる多層薄膜の圧痕周囲のTEM断面組織観察
日本金属学会 2009年秋期（第145回）大会 2009年
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Emergence of (001) prefered orientation in AlN film using ultrathin Pt/AlN buffer layer
2009年
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Triangular Dislocation Loop Model for Surface Displacement in Indented Thin Films
the 7th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing 2010年
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Triangular Dislocation Loop Model for Surface Displacement in Indented Thin Films
the 7th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing 2010年
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Phase Separation into Nano-crystalline Nitrides in Ternary Ti-Si-N System via N Implantation
2004年
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Thermoelectric properties of Mg2Si1－XGeX materials prepared by bulk mechanical alloying and hot pressing
2003年
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Solid-State Synthesis of Mg2Co alloy by bulk mechanical alloying
2003年
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Phase Separation into Nano-crystalline Nitrides in Ternary Ti-Si-N System via N Implantation
2004年
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Dry Machining Tool Design via Chlorine Ion Implantation
2004年
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N＋ イオン注入による非平衡 Ti-N 薄膜の組織制御
2003年
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Dry Machining Tool Design via Chlorine Ion Implantation
2004年
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Structural evolution of Zr based alloy films via Ni-implantation
Collected Abstracts of the 2004 Autumn Meeting of The Japan Institute of Metal 2004年
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Surface nano structuring of Zr Thin Film via Ni-implantation
11th International Symposium on Metastable, Mechanically Alloyed and Nanocrystalline Materials 2004年
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Thermoelectric properties of Mg2Si1－XGeX materials prepared by bulk mechanical alloying and hot pressing
2004年
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The precipitation microstructure and hardening of stress-aged Al-Cu-Mg-Ag alloy polycrystal
Hyunsup Jeon, Shinji Muraishi
GCIM2024 2024年6月
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Strengthening effect of single GP-zone and θ' plate in Al-Cu alloys
Haiwei Zheng, Jianbin Liu, Shinji Muraishi
ICAA19 2024年6月
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Relationship between the periodic surface pattern and cracks of Al-3wt%Si-1wt%Fe casting strips fabricated by VT-HSTRC
Yosuke Endo, Shinji Muraishi, Shinji Kumai
Joint workshop of Science Tokyo and Dalian Univ. 2024年10月
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Dislocation Dynamics Simulation of Precipitation Hardening by {001} GP zones and θ’ plates in Aluminum Alloys
Shinji Muraishi, Haiwei Zheng, Jianbin Liu
Joint workshop of Science Tokyo and Dalian Univ. 2024年10月
受賞
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手島記念賞（博士論文賞）
2003年
共同研究・競争的資金等の研究課題
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配列析出相を含むアルミニウム合金マイクロピラーの力学特性と転位動力学
研究課題/領域番号：20K05164 2020年4月 - 2023年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
村石 信二
配分額：4290000円 （ 直接経費：3300000円 、 間接経費：990000円 ）
析出強化型Al-Mg-Si合金押出材を用いた外力下の配列組織制御を検討した結果、特に負の圧縮応力で応力軸方向に平行な＜001＞β“の針状析出の数密度が増加した。相互作用エネルギ―の観点から、針状析出物の短手方向に正のミスフィットを有する＜001＞β“の析出に外力が作用したことで配列効果が生じたと説明される。このような配列析出組織に硬さ試験を行うと、応力軸と垂直となる面で硬さが減少する硬さの異方性が明らかとなった。またAl-Cu-Mg合金のＧＰＢやＳ”相の針状析出物でも同様な配列効果と硬さの異方性が現れており、針状析出物の配列組織が力学挙動の異方性をもたらしたと考えられる。
マイクロメカニクス理論に基づき、アルミニウムに代表的な<001>針状析出物、｛111｝板状析出物の内側と外側の内部応力場をEshelby介在物法により計算した結果、析出バリアントの幾何学配置によって、すべり面上の転位と正・負の相互作用力を生じるバリアント（Type-B）、ならびに相互作用力が平均してゼロとなるバリアント(Type-A)が存在することを明らかとし、また析出物が容易にはせん断されにくく母相のみが塑性変形する場合でも（不均一介在物問題）、バリアントの幾何学的配置によってType-AとType-Bでは内部応力場の傾向に明らかな違いがあることが明らかとなった。更に、内部応力場中の転位運動を離散化転位動力学法により解析した結果、せん断の外部応力下で転位が張り出す過程で、析出物の内部応力場の符号によって転位運動が大きく影響され、転位の幾何学形状や長さにバリアントの影響が現れること、また転位の移動量から換算した塑性ひずみと外力の関係にも差が生じること、等を明らかとした。 -
力学エネルギー発光素子の開発と高輝度化
研究課題/領域番号：21760551 2009年 - 2010年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(B)
村石 信二
配分額：4550000円 （ 直接経費：3500000円 、 間接経費：1050000円 ）
応力発光が期待されるZnSに着目し、ZnS:Mn微粉末による繰り返し応力試験、また薄膜蒸着法による応力発光薄膜を作製した。ZnS:Mn2+微粉末は、フォトルミネッセンス(PL)および力学発光(ML)を生じ、明瞭な発光が確認される。蒸着膜における表面クラック・剥離はバッファ層により著しく低減し、X線回折によるピークシフトから界面応力の存在が示唆される。またas-depo試料においてはPLが確認されないものの、700℃Ar雰囲気下におけるアニールによりPLが確認された。
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ルテニウムフリーコバルト系垂直磁気記録媒体
研究課題/領域番号：20613003 2008年 - 2010年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
史 蹟, 中村 吉男, 村石 信二
配分額：4550000円 （ 直接経費：3500000円 、 間接経費：1050000円 ）
本研究はハードディスクに使われている磁気記録媒体材料に関する研究である.現行の記録媒体を作製する際,磁性金属の成長及び物性を制御するために金属ルテニウムが使われている.ルテニウムは貴金属であり,資源枯渇加速係数が高いため,ルテニウムを使わない記録材料の開発が必要になる.本研究では窒化アルミを用い,磁性合金CoPtと交互に成長させることによってCoPtの成長方位を制御し,さらに,熱処理を施すことにより,記録媒体に必要な特性,つまり垂直磁気異方性を持たせることができた.
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金属ガラスのバルク化プロセスと多機能最適化プロセス
研究課題/領域番号：15074202 2003年 - 2007年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特定領域研究
木村 久道, 近藤 勝義, 三好 元介, 村石 信二, 辻川 正人, 芹川 正, 山浦 真一, 櫻井 雅樹
配分額：58000000円 （ 直接経費：58000000円 ）
1)本開発した高耐食性を示すNi-Cr-P-B系金属ガラス薄帯を使用してセパレータを作製し、燃料電池単セルに組み込んで発電試験を行った結果、ステンレスSUS316材セパレータよりも高い出力密度が得られることを見出した。
2)Zr-Cu-Al三元系合金急冷材中の析出相は、金属ガラス形成組成域よりも低Al濃度側ではZr_2CuあるいはZrCuの金属間化合物が析出、高Al濃度側では未知の結晶相(Zr_5Al_4相あるいはZr_4Al_3相と類似の長周期構造を有する)が析出することを見出した。3)Cu-Zr-Al-Ag金属ガラスの室温〜液体窒素温度までの圧縮試験の結果、試験温度が低下するにつれてヤング率、最大圧縮応力、塑性伸びが大きくなること、およびシアバンドの相対的な量が増加することを見出した。4)バルク金属ガラスの微結晶複合化過程をレーザ照射によって明らかにすると共に特性評価を行い、結晶相の溶融再冷却では、結晶成長速度の遅さが金属ガラス形性能を大きく支配していること、摩擦摩耗特性の評価では、結晶金属と金属ガラスの摩耗特性が異なることを見出した。5)イオン注入による金属ガラス化、窒化、ポーラス化など改質層の形成過程を調査し、それら弾性率が0.5〜1.5倍にコントロールできることを明らかにした。熱処理を必要としない本プロセスが、金属ガラスの表面改質に非常に有効であることを見出した。6)Cu-Zr系複合ターゲットを用いてスパッタ過程での薄膜の結晶化挙動に及ぼす配合組成とスパッタ雰囲気の影響を調べ、Cu比率が35〜80%の比較的広範囲で非晶質構造が形成でき、スパッタガスとして10〜30%の水素を混合することで更に非晶質化が進行できることを明らかにした。
上述したように、高機能特性持ったNi基金属ガラスの開発、Zr-Cu-Al三元系合金急冷材の析出相、および表面層をガラス化し、その物性を明らかにすることなどができ、金属ガラスの応用に際して必要である貴重な基礎的知見が得られた。 -
軽元素イオン注入によるセラミックコーティングの自己潤滑設計
研究課題/領域番号：12305047 2000年 - 2002年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A)
相澤 龍彦, 三尾 淳, 諏訪 嘉宏, 村石 信二, 桑原 秀行, 除 陽, 幾原 雄一
配分額：42930000円 （ 直接経費：36900000円 、 間接経費：6030000円 ）
イオン注入は、種々の元素をほとんどすべての物質に注入することができる、有用な表面改質法である。特に軽元素イオン注入では、種々の表面ナノ構造化を生じさせることができる。本論では、3種類のナノ構造化を取り上げ、イオン注入によるナノ構造化プロセスを理解するとともに、ナノ構造化した材料の使用中に生じるナノ・ヘテロ構造化を考察する。イオン・プレーティングで作成したTiN膜を共通基板として利用する。第1は、炭素注入による化学結合状態の改質である。このナノ構造化では、表面近傍の特定の領域に新規の化学結合を創出することができ、それゆえに耐摩耗特性を向上させることができる。第2のナノ構造化は、注入原子とTiN構成元素との非平衡相生成、TiN内の注入原子クラスター形成である。注入したアルミ原子はTiNと緩い結合を形成し、それゆえTiNとAlNとの正方構造を有する固溶体を生成する。また一部の注入Al原子は金属相としてTiN構造内に存在する。この表面ナノ構造化材料の耐酸化試験を行うと、結合していたアルミ原子は分解、表面拡散し、外部から侵入する酸素原子と反応して緻密で強固なα-アルミナ層を形成する。これが自己保護バリアとして機能するためTiNの耐酸化性は著しく向上する。第3の表面ナノ構造化は、注入原子の高い移動度と反応性で特色づけられる。注入した塩素イオンは、TiNとはほとんど反応せず、TiNの格子定数さえほとんど変化させずに、注入時に新たに導入される転位にトラップされている。摩耗試験中に、この注入塩素は、表面摩耗反応を大きく変化させ、TiO_2あるいは摩耗試験相手材の酸化物ではなく、塑性変形する中間酸化物・Magneli相をその場創成させることで、低摩耗・低摩擦を実現させる。以上にように、表面ナノ構造化は、材料使用時のナノヘテロ化も含め、新しい環境材料設計の指針となることが実証される。
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固相合成プロセスによるMg合金の創出とその応用展開
研究課題/領域番号：11225205 1999年 - 2002年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特定領域研究
相澤 龍彦, 三尾 敦, 桑原 秀行, 近藤 勝義, 杜 博文, 村石 信二, 諏訪 嘉宏, 都筑 律子, 中野 博昭, 三尾 淳, 徐 陽, 長崎 千裕
配分額：65600000円 （ 直接経費：65600000円 ）
本研究は、マグネシウム合金の新しい展開として、水素吸蔵特性・熱電特性・生体硬質組織材料などに注目した。さらに、それらを展開する新しい材料・生産プロセスとして、固相反応合成による非平衡材料創製法、固相成形加工法、コールド・コーティング、生体適合膜創製法などを開発した。特に固相反応合成法では、これまでの研究者らが開発してきたバルク・メカニカル・アロイング(Bulk Mechanical Alloying : BMA)の成果を踏まえ、1)アモルファス化、ナノ構造化などの非平衡相制御、2)多元素成分の制御(特に3元系以上の均質合金化、ドーピング)、3)粒状体・小塊試料からのBMAなどについて研究開発を行った。第1のテーマは固相合成法による多元系機能性合金のバルク材料創製であり、Mg-Ni系では、非平衡相制御によりNiリッチに伴う水素吸蔵特性の向上を明らかにした。Mg-Niを中心とする3元系への拡張もBMAにより探査することができた。Mg-si系では、BMAによる固相反応により室温にてMg_Si(融点:約1300K)を合成できること、低温での固相反応では創製されるMg_2Siの粒径が微細化Si粒径と同等となることを見出した。これにより、Mg合金チップと廃シリコンからのMg_2Siその場反応合成を伴う分散強化型マグネシウム合金部材の創成が可能となっている。Mg-Co、Mg-Fe径においても、BMAによる固相反応により固溶限の小さいCo、FeをMg中に過飽和に固溶させる非平衡相制御に成功し、Mg_2Coなどの新規な化合物の水素吸蔵特性を求めてきた。コールド・コーティングでは、Mg-Ni/Co/Feの3系に関して、アモルファス領域を含めた合金膜をポリマー基板上にコーティングすることに成功している。室温における水素化-脱水素化する物質系の探査、金属-半導体遷移による光透過性変化など、機能性膜の創製に適した方法となっている。純Mg板への人工体液中のHAPコーティングにも成功し、高い生体適合性膜生成も可能になりつつある。