研究者詳細

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ワタナベ　マナブ
渡邉　学
Manabu Watanabe
所属
国際放射光イノベーション・スマート研究センター　放射光次世代計測科学連携研究部門
職名
特任助教（研究）
学位

  • 博士（学術） （東北大学）

経歴 5

  • 2025年11月 ～ 継続中
    東北大学　国際イノベーション・スマート研究センター　特任助教

  • 2019年8月 ～ 2026年3月
    高輝度光科学研究センター JASRI (SPring-8)　外来研究員

  • 2024年4月 ～ 2025年10月
    京都大学　大学院工学研究科 材料化学専攻　特定助教

  • 2020年4月 ～ 2024年3月
    東京工業大学　物質理工学院 材料系　助教

  • 2019年4月 ～ 2020年3月
    東北大学　多元物質科学研究所　日本学術振興会 特別研究員（PD）

学歴 3

  • 東北大学大学院　環境科学研究科　先進社会環境学専攻

    2016年4月 ～ 2019年3月

  • 東北大学大学院　環境科学研究科　環境科学専攻

    2014年4月 ～ 2016年3月

  • 学習院大学　理学部　物理学科

    ～ 2014年3月

委員歴 6

  • 日本熱物性学会 グリーンプロセスと高温熱物性 研究会　幹事

    2026年4月 ～ 継続中

  • International Journal of Thermophysics (Springer Nature)　Associate Editor

    2025年4月 ～ 継続中

  • 日本セラミックス協会ガラス部会　若手セミナー世話人

    2025年4月 ～ 2026年3月

  • 日本熱物性学会 研究分科会 高温融体物性と材料プロセス　情報管理担当幹事

    2023年6月 ～ 2026年3月

  • 日本鉄鋼協会　高温プロセス部会 高温物性値フォーラム 情報担当幹事

    2023年3月 ～ 2026年3月

  • 日本金属学会　ヤングメタラジスト研究会 実行委員

    2021年6月 ～ 2024年3月

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所属学協会 4

  • 日本金属学会

    2020年1月 ～ 継続中

  • 日本熱物性学会

    2010年10月 ～ 継続中

  • 日本鉄鋼協会

    2010年7月 ～ 継続中

  • 日本セラミックス協会

    2024年4月 ～ 2025年12月

研究分野 1

  • ナノテク・材料 / 金属生産、資源生産 /

受賞 12

  1. 論文賞

    2026年11月　日本熱物性学会　溶融 V の熱物性測定と Mott 理論の熱拡散率 への適応性

  2. 物質理工学院 研究奨励賞

    2023年9月　東京工業大学 物質理工学院　Ti基耐熱合金の偏析抑制に向けた熱物性測定と計測技術の開発

  3. 研究奨励賞

    2023年3月　日本鉄鋼協会　溶融規則ー不規則変態合金における新たな金属溶液論の展開

  4. 物質理工学院・研究奨励賞

    2022年10月　東京工業大学 物質理工学院　高強度硬X線光電子分光法の確立と溶融金属の電子状態解明

  5. 奨励賞

    2022年9月　日本金属学会　熱力学過剰量に基づいた金属溶液論に関する研究

  6. 奨励賞

    2021年10月　日本熱物性学会　規則−不規則合金系の熱力学過剰量に基づいた新たな金属溶液論の展開

  7. 物質理工学院・研究奨励賞

    2020年9月　東京工業大学 物質理工学院　高強度X線吸収微細構造解析に基づく新たな金属溶液論の創出

  8. 奨学賞

    2018年1月　NPO法人 環境エネルギー技術研究所　材料プロセス最適化の為の溶融Fe-Ni合金の熱物性値測定

  9. 多元物質科学奨励賞

    2017年11月　科学計測基金　静磁場印加電磁浮遊法を用いた溶融Fe-Ni合金の熱物性値測定

  10. 第１１回 多元物質科学研究奨励賞

    2016年11月　籏野奨学基金　溶融Fe-Pd合金の過剰体積と熱力学関数の相関

  11. 第９回 多元物質科学研究奨励賞

    2014年12月　籏野奨学基金　静磁場印加電磁浮遊法を用いた溶融SUS316, Fe-Ni系合金の熱物性値測定

  12. 第１２回学生ベストプレゼンテーション賞

    2014年11月　日本熱物性学会　静磁場印加電磁浮遊法を用いた溶融SUS316, Feお よびNiの密度計測

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論文 29

  1. In situ high-temperature HAXPES and the origin of the positive excess volume in the (γ-Fe, Pd) solid solution 査読有り

    Manabu Watanabe, Yasumasa Takagi, Tomonori Tanaka, Yoshihiro Gohda, Masayoshi Adachi, Tetsuya Nakamura, Masaki Takata, Masahito Uchikoshi, Hiroyuki Fukuyama

    Journal of Alloys and Compounds　1080　190543-190543　2026年9月

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1016/j.jallcom.2026.190543 　

    ISSN：0925-8388

  2. 電子状態に基づく溶融合金の 熱物性・熱力学過剰量の解釈

    渡邉学

    まてりあ　65　(7)　471-474　2026年7月1日

    出版者・発行元：

    DOI： 10.2320/materia.65.471 　

    ISSN：1340-2625

    eISSN：1884-5843

  3. Glass-forming ability of La2O3–Nb2O5 evaluated via thermophysical properties under microgravity

    Atsunobu Masuno, Chihiro Koyama, Shinji Kohara, Shunta Sasaki, Satoshi Izumi, Tomoharu Matsuya, Yuki Mikami, Kenta Yoshida, Hirotaka Kobayashi, Yuki Watanabe, Akitoshi Mizuno, Hirohisa Oda, Yuta Shuseki, Manabu Watanabe, Junpei T. Okada, Takehiko Ishikawa

    npj Microgravity　11　(1)　2025年8月25日

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1038/s41526-025-00520-w 　

    eISSN：2373-8065

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    Abstract The La2O3–Nb2O5 binary system is a unique glass-forming system without conventional network former oxides, exhibiting two distinct glass-forming regions: La2O3-rich and Nb2O5-rich compositions. To evaluate its glass-forming ability, the temperature dependence of density, viscosity, and surface tension was measured using the electrostatic levitation furnace aboard the International Space Station (ISS–ELF). Melt density showed linear temperature dependence, and thermal expansion coefficients at 2000 K varied from 2.5 × 10−5 to 4.0 × 10−5 K−1. Substantial undercooling was observed for glass-forming compositions. Viscosity measurements above the melting point revealed that both La2O3-rich and Nb2O5-rich melts behave as fragile liquids. Activation energy derived from viscosity data was higher for glass-forming compositions. These results suggest that glass-forming ability can be assessed based on undercooling and activation energy across a wide compositional range, including non-glass-forming melts. The ISS–ELF experiments provide a valuable platform for understanding glass formation in systems inaccessible by terrestrial techniques.

  4. Thermophysical properties of Co–Si melts measured by an electrostatic levitation technique 査読有り

    Manabu Watanabe, Yuki Watanabe, Takehiko Ishikawa, Chihiro Koyama

    Thermochimica Acta　747　179976　2025年5月

    DOI： 10.1016/j.tca.2025.179976 　

  5. Density, Normal Spectral Emissivity, Heat Capacity, and Thermal Conductivity of the Ti6Al4V Melt Measured by Electromagnetic Levitation with a Static Magnetic Field 査読有り

    Manabu Watanabe, Suguru Funada, Makoto Ohtsuka, Masayoshi Adachi, Hiroyuki Fukuyama

    International Journal of Thermophysics　46　(4)　52　2025年2月25日

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1007/s10765-025-03521-9 　

    ISSN：0195-928X

    eISSN：1572-9567

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    Abstract This study aimed to accurately measure the density (ρ), normal spectral emissivity (ε), heat capacity at constant pressure (C p ), and thermal conductivity (κ) of the Ti–6 mass % Al–4 mass % V (Ti64) melt by electromagnetic levitation with a static magnetic field and laser modulation calorimetry. A static magnetic field was applied to the levitated Ti64 melt to suppress the surface oscillation and translational motion of the droplets, and to suppress the convection flow inside the droplet for each property measurement, as needed. The measurement uncertainty was analyzed for all of the thermophysical property data. The excess volume and excess heat capacity of the Ti64 melt obtained in this study were compared with those evaluated using the ideal solution model. The contribution of the thermal vibrations of the atoms in κ for the Ti64 melt was evaluated from the difference between the measured thermal conductivity (κ) value and the κ values calculated using the Wiedemann–Franz law.

  6. Thermophysical properties of Ni-Ti melts measured by electromagnetic levitation method using static magnetic field 査読有り

    Manabu WATANABE, Masayoshi ADACHI, Hiroyuki FUKUYAMA

    International Journal of Heat and Mass Transfer　232　125938-125938　2024年11月

    DOI： 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2024.125938 　

  7. Interdiffusion of Solute Elements in the α-Fe Phase of the Fe–Cr–Mo and Fe–Cr–Si Ternary Systems 査読有り

    Dosung Lee, Mariko Tsuyuguchi, Manabu Watanabe, Yaw Wang Chai, Takako Yamashita, Shin Ishikawa, Yoshisato Kimura

    ISIJ International　64　826-835　2024年3月15日

    DOI： 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2023-408 　

  8. Clarification of origin of positive excess volume of Pd–Fe binary alloys by using first-principles calculations and HAXPES 査読有り

    Manabu WATANABE, Yasumasa TAKAGI, Tomonori TANAKA, Yoshihiro GOHDA, Masayoshi ADACHI, Masahito UCHIKOSHI, Tetsuya NAKAMURA, Masaki TAKATA, Hiroyuki FUKUYAMA

    Acta Materialia　267　119718-119718　2024年2月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.actamat.2024.119718 　

    ISSN：1359-6454

  9. Reference Correlations for the Density and Thermal Conductivity, and Review of the Viscosity Measurements, of Liquid Titanium, Zirconium, Hafnium, Vanadium, Niobium, Tantalum, Chromium, Molybdenum, and Tungsten 招待有り 査読有り

    Eleftheria Ntonti, Sofia Sotiriadou, Marc J. Assael, Marcia L. Huber, Boris Wilthan, Manabu Watanabe

    International Journal of Thermophysics　45　(2)　18-18　2024年1月22日

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1007/s10765-023-03305-z 　

    ISSN：0195-928X

    eISSN：1572-9567

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    Abstract The available experimental data for the density, thermal conductivity, and viscosity of liquid titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, and tungsten have been critically examined with the intention of establishing reference correlations. All experimental data have been categorized into primary and secondary data according to the quality of measurement, the technique employed, and the presentation of the data, as specified by a series of criteria. In the case of the density, new reference correlations are proposed for liquid titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, and tungsten, characterized by an expanded uncertainty (95 %) of 2.0 %, 2.1 %, 1.9 %, 2.2 %, 2.4 %, 2.6 %, 3.2 %, 2.1 %, and 4.1 %, respectively. The thermal conductivity reference correlations for the aforementioned liquid metals, except liquid chromium, are characterized by an expanded uncertainty (95 %) of 14.3 %, 8.4 %, 6.1 %, 11.4 %, 7.6 %, 4.0 %, 4.6 %, and 5.1 %, respectively. Finally, in the case of the viscosity, a review of the available literature shows very large deviations between data from authors for liquid titanium and zirconium, as well as a lack of measurements for the remaining melts. Hence, it is not justified to propose any kind of correlation for those cases.

  10. Thermophysical properties of vanadium melts and discussion of thermal diffusivity in Mott’s theory 招待有り 査読有り

    Manabu WATANABE, Masayoshi ADACHI, Hiroyuki FUKUYAMA

    International Journal of Thermophysics　45　(4)　48-48　2023年12月

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1007/s10765-023-03320-0 　

    ISSN：0195-928X

    eISSN：1572-9567

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    Abstract The temperature dependence of density, normal spectral emissivity, heat capacity at constant pressure, and thermal conductivity of the V melt were measured with high accuracy using electromagnetic levitation in a static magnetic field. Surface vibration, translational motion, and convection of the electromagnetically levitated droplet sample were suppressed by the magnetic field. In the measurement of thermal conductivity, convection in the V-melt was sufficiently suppressed by the application of a field of 7 T or higher. In this study, the measured emissivity and thermal conductivity are compared with those evaluated using the free-electron models (Drude model and Wiedemann–Franz rule). Correlations between the density of states and thermal diffusivity at the Fermi energy of transition metals in the liquid state are investigated and the applicability of Mott's s–d scattering model is discussed.

  11. 熱力学過剰量に基づく新たな金属溶液論の展開 招待有り 査読有り

    渡邉学

    まてりあ　62　(3)　182-186　2023年3月1日

    出版者・発行元：

    DOI： 10.2320/materia.62.182 　

    ISSN：1340-2625

    eISSN：1884-5843

  12. Intermetallic phase precipitation and oxidation behavior of Fe–20Cr–0.5Nb–2Mo (at%) high-Cr ferritic alloy at high temperatures 査読有り

    Shintaro Kondo, Yaw Wang Chai, Kentaro Kanai, Lee Dosung, Manabu Watanabe, Shin Ishikawa, Takako Yamasita, Yoshisato Kimura

    Acta Materialia　246　118677-118677　2023年3月

    出版者・発行元： Elsevier {BV}

    DOI： 10.1016/j.actamat.2023.118677 　

    ISSN：1359-6454

  13. Normal spectral emissivity and heat capacity of Pd–Fe melts measured at constant pressure under electromagnetic levitation with a static magnetic field 招待有り 査読有り

    Manabu Watanabe, Masayoshi Adachi, Masahito Uchikoshi, Hiroyuki Fukuyama

    High temperature-High pressures　52　(3-4)　263-283　2023年2月

    出版者・発行元： Old City Publishing, Inc

    DOI： 10.32908/hthp.v52.1423 　

    eISSN：1472-3441

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    The normal spectral emissivity at 807 and 940 nm and heat capacity at constant pressure of Pd–Fe melts were measured under electromagnetic levitation with a static magnetic field. The samples were made of Fe of mass purity 99.9985%. The present emissivity of Fe melts was relatively low compared with previously reported data using Fe with purity lower than 99.95% mass purity. The spectral emission of the Fe melts was analyzed using their normal spectral emissivity obtained from the Drude model. The excess heat capacity of Pd–Fe melts was evaluated from the measured heat capacity of Pd–Fe melts. Applying the Lupis–Elliot rule, we concluded from the obtained excess heat capacity that the enthalpy of mixing and excess entropy of the Pd–Fe melts should be negative. The composition dependence of the enthalpy of mixing, excess entropy, and excess Gibbs energy of Pd–Fe melts were evaluated using data obtained in this study and the literature.

  14. Density and viscosity of Ni–Ti melts measured by an electrostatic levitation technique 査読有り

    Manabu WATANABE, Chihiro KOYAMA, Yuki WATANABE, Takehiko ISHIKAWA

    International Journal of Heat and Mass Transfer　198　123435-123435　2022年12月

    出版者・発行元： Elsevier {BV}

    DOI： 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2022.123435 　

    ISSN：0017-9310

  15. Density, surface tension, and viscosity of Co-Cr-Mo melts measured using electrostatic levitation technique 査読有り

    Manabu Watanabe, Yuki Watanabe, Chihiro Koyama, Takehiko Ishikawa, Sayaka Imaizumi, Masayoshi Adachi, Makoto Ohtsuka, Akihiko Chiba, Yuichiro Koizumi, Hiroyuki Fukuyama

    Thermochimica Acta　710　179183-179183　2022年3月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.tca.2022.179183 　

    ISSN：0040-6031

  16. Thermophysical properties of liquid Co–Cr–Mo alloys measured by electromagnetic levitation in a static magnetic field 査読有り

    Manabu Watanabe, Yuki Takahashi, Sayaka Imaizumi, Yufan Zhao, Masayoshi Adachi, Makoto Ohtsuka, Akihiko Chiba, Yuichiro Koizumi, Hiroyuki Fukuyama

    Thermochimica Acta　708　179119-179119　2021年12月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.tca.2021.179119 　

    ISSN：0040-6031

  17. Densities of Au-X (X = Cu, Ni and Pd) binary melts and thermodynamic correlations 査読有り

    Manabu WATANABE, Masayoshi ADACHI, Hiroyuki FUKUYAMA

    Journal of Molecular Liquids　348　118050-118050　2021年11月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.molliq.2021.118050 　

    ISSN：0167-7322

  18. Relation between excess volume, excess free energy and isothermal compressibility in liquid alloys 査読有り

    Juergen Brillo, Manabu Watanabe, Hiroyuki Fukuyama

    Journal of Molecular Liquids　326　114395-114395　2021年3月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.molliq.2020.114395 　

    ISSN：0167-7322

  19. Heat capacities and thermal conductivities of palladium and titanium melts and correlation between thermal diffusivity and density of states for transition metals in a liquid state 査読有り

    Manabu Watanabe, Masayoshi Adachi, Hiroyuki Fukuyama

    Journal of Molecular Liquids　324　115138-115138　2020年12月

    出版者・発行元： Elsevier {BV}

    DOI： 10.1016/j.molliq.2020.115138 　

    ISSN：0167-7322

  20. Densities of Pt–X (X: Fe, Co, Ni and Cu) binary melts and thermodynamic correlations 査読有り

    Manabu Watanabe, Masayoshi Adachi, Masahito Uchikoshi, Hiroyuki Fukuyama

    Fluid Phase Equilibria　515　112596　2020年7月

    DOI： 10.1016/j.fluid.2020.112596 　

    ISSN：0378-3812

  21. Composition Dependence of Normal Spectral Emissivity of Liquid Ni–Al Alloys 査読有り

    Masayoshi Adachi, Yuji Yamagata, Manabu Watanabe, Sonoko Hamaya, Makoto Ohtsuka, Hiroyuki Fukuyama

    ISIJ International　61　(3)　684-689　2020年3月

    出版者・発行元： Iron and Steel Institute of Japan

    DOI： 10.2355/isijinternational.isijint-2020-233 　

    ISSN：1347-5460

    eISSN：1347-5460

  22. Recent studies on thermophysical properties of metallic alloys with PROSPECT: Excess properties to construct a solution model 査読有り

    Hiroyuki Fukuyama, Manabu Watanabe, Masayoshi Adachi

    High Temperatures - High Pressures　49　(1-2)　197-210　2020年1月

    出版者・発行元： Old City Publishing, Inc

    DOI： 10.32908/hthp.v49.851 　

    eISSN：1472-3441

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    We have developed the system PROSPECT for measuring thermophysical properties at high temperature. Precise thermophysical measurements provide accurate excess functions, which represent non-ideality of solutions. We use excess functions to discuss solution models on the basis of electronic structure and thermodynamics. Pd-Fe systems show positive excess volume VE with negative excess Gibbs energy GE. The phase diagrams of these systems have common features with those of other Pd-X and Pt-X systems (where X is Fe, Ni, Co, or Cu), which means they all have order-disorder transitions. The correlation between VE and GE is discussed in terms of the electronic structure of the alloys, and an energy diagram is proposed to understand this correlation. The excess heat capacity CpE of Fe-Ni melts is positive over a whole composition range and a wide temperature range. We estimate the temperature dependences of the excess enthalpy HE and excess entropy SE of Fe-Ni melts from CpE. The Lupis-Elliott rule is satisfied for HE and SE with positive CpE.

  23. Thermophysical Property Measurements of Molten Metals by Electromagnetic Levitation Technique with Satic Magnetic Field and Thermodynamic Excess Functions 招待有り 査読有り

    Hiroyuki Fukuyama, Manabu Watanabe

    Materia Japan　58　(11)　622-626　2019年11月1日

    出版者・発行元： Japan Institute of Metals

    DOI： 10.2320/materia.58.622 　

    ISSN：1340-2625

    eISSN：1884-5843

  24. Thermal Conductivities of Fe-Ni Melts Measured by Non-contact Laser Modulation Calorimetry 査読有り

    Manabu Watanabe, Masayoshi Adachi, Masahito Uchikoshi, Hiroyuki Fukuyama

    Metallurgical and Materials Transactions A　50　(7)　3295-3300　2019年4月30日

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1007/s11661-019-05250-9 　

    ISSN：1073-5623

    eISSN：1543-1940

  25. Density measurement of Ti–X (X = Cu, Ni) melts and thermodynamic correlations 査読有り

    Manabu Watanabe, Masayoshi Adachi, Hiroyuki Fukuyama

    Journal of Materials Science　54　(5)　4306-4313　2019年3月

    出版者・発行元： Springer Nature

    DOI： 10.1007/s10853-018-3098-2 　

  26. Correlation between excess volume and thermodynamic functions of liquid Pd-X (X = Fe, Cu and Ni) binary systems 査読有り

    Manabu Watanabe, Masayoshi Adachi, Hiroyuki Fukuyama

    The Journal of chemical thermodynamics　130　9-16　2018年10月3日

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1016/j.jct.2018.09.037 　

  27. Thermophysical properties of liquid Co measured by electromagnetic levitation technique in a static magnetic field 査読有り

    Manabu Watanabe, Junichi Takano, Masayoshi Adachi, Masahito Uchikoshi, Hiroyuki Fukuyama

    Journal of Chemical Thermodynamics　121　145-152　2018年6月1日

    出版者・発行元： Academic Press

    DOI： 10.1016/j.jct.2018.02.004 　

    ISSN：1096-3626 0021-9614

  28. Normal spectral emissivity and heat capacity at constant pressure of Fe–Ni melts 査読有り

    Manabu Watanabe, Masayoshi Adachi, Hiroyuki Fukuyama

    Journal of materials science　52　(16)　9850-9858　2017年8月

    DOI： 10.1007/s10853-017-1122-6 　

    ISSN：0022-2461

    eISSN：1573-4803

  29. Densities of Fe–Ni melts and thermodynamic correlations 査読有り

    Manabu Watanabe, Masayoshi Adachi, Hiroyuki Fukuyama

    Journal of materials science　51　(7)　3303-3310　2016年4月

    DOI： 10.1007/s10853-015-9644-2 　

    ISSN：0022-2461

    eISSN：1573-4803

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MISC 9

  1. 静電浮遊法によるTi基融体の産業用データベースの構築 招待有り 査読有り

    渡邉学

    チタン　71　309-309　2023年10月

  2. 溶融Co-Cr-Mo系合金の表面張力に及ぼす炭素組成の影響

    今泉冴香, 大塚誠, 安達正芳, 渡邉学, 趙宇凡, 千葉晶彦, 小泉雄一郎, 福山博之

    日本金属学会講演大会(Web)　167th　2020年

  3. 電磁浮遊法を用いた溶融Co-Cr-Mo系合金の表面張力測定

    今泉冴香, 大塚誠, 安達正芳, 渡邉学, 趙宇凡, 小泉雄一郎, 千葉晶彦, 福山博之

    日本金属学会講演大会(Web)　166th　2020年

  4. Relation between excess volume, excess free energy and isothermal compressibility in liquid alloys

    Jürgen Brillo, Manabu Watanabe, Hiroyuki Fukuyama

    17th Discussion Meeting on Thermodynamics of Alloys　2020年1月

  5. 溶融Fe-Ni合金の熱伝導率とWiedemann-Franz則の適用性

    渡邉学, 安達正芳, 打越雅仁, 福山博之

    Thermophysical Properties　40th　2019年

    ISSN： 0911-1743

  6. 「融体物性研究」を通じて 査読有り

    渡邉学

    56　(5)　358-358　2017年5月

    出版者・発行元： Japan Institute of Metals

    DOI： 10.2320/materia.56.358 　

    ISSN： 1340-2625

    eISSN： 1884-5843

  7. 静磁場印加型電磁浮遊装置を用いたFe-B合金液体の密度測定

    青島大地, 水野章敏, 渡邉匡人, 渡邉学, 東英生, 福山博之

    Thermophysical Properties　36th　2015年

    ISSN： 0911-1743

  8. 溶融SUS316,鉄およびニッケルの非接触密度測定

    渡邉学, 東英生, 佐々木美奈子, 安達正芳, 大塚誠, 福山博之, 西剛史, 山野秀将

    材料とプロセス(CD-ROM)　27　(2)　ROMBUNNO.41　2014年9月1日

    ISSN： 1882-8922

  9. 静磁場印加電磁浮遊法を用いた溶融SUS316,FeおよびNiの密度計測

    渡邉学, 東英生, 佐々木美奈子, 安達正芳, 大塚誠, 福山博之, 西剛史, 山野秀将

    Thermophysical Properties　35th　2014年

    ISSN： 0911-1743

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講演・口頭発表等 2

  1. 本多光太郎記念講演 「高温金属融体の熱物性測定と HAXPES 装置の高温化への挑戦」 招待有り

    渡邉学

    日本鉄鋼協会・日本金属学会 中国四国支部 鉄鋼第69回・金属第66回 合同講演大会プログラム　2026年8月25日

  2. 溶融合金の熱力学的過剰関数に対する電子物性からのアプローチと現状 招待有り

    渡邉学

    日本鉄鋼協会シンポジウム 「高温融体および材料プロセスに必要な熱物性評価の現状と課題」　2024年2月5日

共同研究・競争的資金等の研究課題 19

  1. 電子構造と熱力学過剰量に基づく溶融金属モデルの構築

    渡邉 学

    2026年4月1日 ～ 2029年3月31日

  2. 高温 HAXPES 装置の開発と溶融合金の熱力学過剰量の起源解明

    渡邉学

    2027年12月 ～ 2029年3月

  3. 新規Ti-Laves相ベース耐熱合金の創成に向けた溶融Ti-X(X=Fe, Co)合金の熱物性測定および凝固プロセスの解明

    渡邉学

    2026年7月 ～ 2027年6月

  4. オーステナイト系耐熱鋼創成に向けた熔融Fe-Ti合金の熱物性測定 競争的資金

    渡邉学

    2026年4月 ～ 2027年3月

  5. 溶融・凝固過程の熱物性とin-situ観察に基づくFe基Laves相析出条件の確立 競争的資金

    渡邉 学

    2025年4月 ～ 2027年3月

  6. 高温Ｘ線in-situ光電子分光法に基づく新たな金属溶液論の展開

    渡邉 学

    2021年4月1日 ～ 2026年3月31日

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    本研究は、高輝度放射光を使用することができるSPring-8の光電子分光装置(HAXPES)を用いて、規則ー不規則変態を生じる合金に着目し、室温から１０００℃程度の高温までの電子状態の測定を行う。現在までに、試料を高温状態においても光電子分光測定可能とするため、高温マニピュレーターの開発を行った。新たに開発された高温マニピュレーターを用いて規則―不規則変態を生じるFe-Pd合金を用いて加熱を行い６００℃までの加熱に成功している。今後は、マニピュレータの冷却機構を強化して１０００℃までの高温を目指す。これにより、規則ー不規則変態に伴う電子状態の変化を調査が可能となる。また、従来行われてきた急冷による試料作製では、in-situ測定ではないため、Curie点近傍の情報を得られているか不明であったが、本マニピュレータを使用した加熱下でのin-situのHAXPES測定は直接電子状態と磁性の相関性を調査できると考えられ、非常に重要となる。本年度は、SPring-８に本実験の課題申請をすでに行い、採択されている為、研究を遂行する予定である。 さらに、実験的な側面だけでなく理論的にも電子状態を調査するため、第一原理計算を行っている。これにより、Fe-Pd合金の過剰体積の要因はＰｄ原子の電子状態の結合エネルギーの減少が原因と予測されている。また、さらに、不規則合金の部分モル体積を算出したところ、こちらにおいてもPd成分の体積膨張が予測された。

  7. 溶融合金の過剰体積の起源解明のための高温HAXPES装置の開発 競争的資金

    渡邉 学

    2025年4月 ～ 2026年3月

  8. Fe基耐熱材料創成に向けた溶融状態からのLaves相析出条件の確立 競争的資金

    渡邉 学

    2025年4月 ～ 2026年3月

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    受け入れ研究者：福山 博之 教授

  9. Ti基耐熱合金の偏析抑制に向けた熱物性測定と計測技術の開発 競争的資金

    渡邉 学

    2023年10月 ～ 2024年3月

  10. X線吸収微細構造解析による溶融規則ー不規則変態合金の熱力学的過剰量の起源解明

    渡邉 学

    2020年9月11日 ～ 2023年3月31日

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    本研究は、規則不規則変態を生じる合金系の溶融状態に着目し、高輝度の放射光が使用できるSPring-8にてXAFS実験をベースに研究を行う。得られたXANES領域から合金化に伴う電子状態の情報の取得し、EXAFS領域から配位数や原子間距離といった構造情報を取得を目指すものである。XAFS実験については、溶融金属を化学反応させるためガスジェット浮遊を使用した。過剰体積が最大になる溶融Fe-Pd合金を対象に行ったところ、Pdのみピークが確認されたが、液体状態であったためピーク強度が弱く、明確な構造上を得られるまでには至らなかった。そこで新たな合金系として同様に規則-不規則変態合金を生じるAu-CuおよびAu-Pd合金を対象とした。まず、Au-Cu合金およびAu-Pd合金の構造情報を取得と浮遊安定性を調査するため、ガス浮遊法と同様に浮遊法である、静磁場印加電磁浮遊法を使用した。この静磁場印加電磁浮遊法により溶融Au-Cu合金およびAu-Pd合金の浮遊の安定性を確認した。さらに、浮遊試料に対しシャドーグラフを適応し、浮遊試料の陰の画像を取得、そして合金の密度を取得した。これにより、構造解析時の数密度に使用することができる。さらに、密度からこれら合金系の過剰体積を算出し、規則-不規則変態温度との相関性を調査した。これにより、規則-不規則変態温度が高い場合、正の過剰体積が大きくなるとわかった。これは、溶融合金中にクラスターが形成された可能性がある。これらの結果は、既にオープンアクセス論文として発表した。

  11. 高強度硬X線光電子分光法の確立と溶融金属の電子状態解明 競争的資金

    渡邉 学

    2022年10月 ～ 2023年3月

  12. 静磁場印加電磁浮遊法によるＴｉ基融体の産業用 データベースの構築 競争的資金

    渡邉 学

    2022年4月 ～ 2023年3月

  13. 高強度X線吸収微細構造解析に基づく新たな金属溶液論の創出 競争的資金

    渡邉 学

    2020年10月 ～ 2021年3月

  14. 規則－不規則合金系の熱力学的過剰量に基づいた溶液モデルの構築

    渡邉 学

    2018年4月 ～ 2020年3月

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    規則ー不規則変態を示す合金系の溶融状態の電子状態、熱力学関数および熱物性値の相関性について調査した。 今回、測定対象とした規則ー不規則変態を生じる合金系は溶融状態で、過剰体積は正の値を示し、過剰エンタルピーは負の値を示す合金系である。この相関は、IidaとGuthrieによって報告された過剰体積が正の値を示した場合、過剰エンタルピーも同様に正の値を示すとされてきた従来溶液モデルでは表すことができない新たなものである。2018年度は、静磁場印加電磁浮遊法を用いて規則ー不規則変態を示す合金系の溶融状態の高精度密度測定を行ったところ、Pt-X(X-Fe,Co,Ni,Cu)およびPd-X合金の溶融状態において、X成分の電子状態が減少すると過剰体積が増大し、過剰ギブズエネルギーが減少するという新たな傾向を発見した。このX成分すなわち3d電子の電子数と過剰体積および過剰ギブズエネルギーとの相関性から、2019年度は、新たに電子状態解明のため、SPring-8での高温光電子分光法”高温HAXPES”の測定法開発およびPd-Feの液体急冷試料の光電子分光測定を試みた。しかし、高温HAXPES確立の為、抵抗加熱法を試みたが、試料の形状が安定せず、光電子が測定できない。その他、Pd-Fe試料は、Pdの蒸気圧が非常に高く組成が安定せず、高精度の測定が困難であった。上記の知見を得たことにより、今後光電子分光の高温化には、試料の昇温速度の高速化および加圧下での測定を試みる。

  15. 静磁場印加電磁浮遊法を用いた溶融Fe-Ni合金の熱物性値測定

    2017年12月 ～ 2018年3月

  16. 材料プロセス最適化の為の溶融Fe-Ni合金の熱物性値測定 競争的資金

    渡邉 学

    2018年1月 ～

  17. Density measurement of liquid state binary platinum alloys using EML method with static magnetic field 競争的資金

    渡邉 学

    2017年9月 ～

  18. 溶融Fe-Pd合金の過剰体積と熱力学関数の相関 競争的資金

    渡邉 学

    2016年12月 ～

  19. 静磁場印加電磁浮遊法を用いた溶融SUS316，Fe-Ni系合金の熱物性値測定 競争的資金

    渡邉 学

    2014年12月 ～

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