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Hayashi Shigenari

Faculty of Engineering　Materials Science and Engineering　Energy MaterialsProfessor

Researcher basic information

■ Degree
  • Ph-D, Hokkaido University
  • 修士（工学）, 北海道大学
■ URL
researchmap URLホームページURL■ Various IDs
J-Global ID■ Research Keywords and Fields
Research Keyword
  • 表面改質
  • 耐熱合金
  • 高温酸化
  • 高温腐食・防食
Research Field
  • Nanotechnology/Materials, Material processing and microstructure control
■ Educational Organization

Career

■ Career
Position History
  • 教育研究評議会評議員, 2023年4月1日 - 2025年3月31日
  • 大学院工学研究院副研究院長, 2023年4月1日 - 2025年3月31日

Research activity information

■ Papers
■ Other Activities and Achievements
■ Syllabus
  • 高温腐食防食学特論, 2024年, 修士課程, 工学院
  • 高温腐食防食学特論, 2024年, 博士後期課程, 工学院
  • 材料工学演習Ⅴ, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 一般教育演習(ﾌﾚｯｼｭﾏﾝｾﾐﾅｰ), 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 材料デザイン工学, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 材料工学概論, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 相変態論, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 特許と文書作成法, 2024年, 学士課程, 工学部
■ Affiliated academic society
  • 表面技術協会
  • 日本金属学会
  • 鉄鋼協会
■ Research Themes
  • Improvement of high temperature oxidation resistance of heat resistant multi-phase alloys by optimization of microstructure
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2022 - 31 Mar. 2025
    林 重成; 米田 鈴枝
    本研究の目的は、耐熱合金中の析出物の組織が材料の高温耐酸化性におよぼす影響を明らかにすることにある。今年度は、昨年度から引き続きアルミナ皮膜の形成に及ぼす高Al金属間化合物相のサイズの影響を調査するとともに、Ti添加によるアルミナ形成合金の耐酸化性の低下（アルミナ形成能あるいは維持能の低下）を、合金中にTi化合物を形成させることによる無害化を検討した。
    Ni-Cr-Al系のγ＋γ'二相合金を用いた検討からは、実験開始時の昇温速度の違いにより酸化初期の高温酸化挙動に明確な違いがあることが明らかになった。昇温速度が速い場合、微細なγプライム相を有する合金の酸化量は増加した。これは22年度の結果とは逆の結果であったが、昇温速度が遅い場合には、微細なγプライム相を有する合金の酸化量が低下した。酸化挙動に及ぼす合金組織の影響が、昇温速度によって全く逆の結果となった理由は、微細なγプライム相を有する合金上には、昇温速度が速い場合、酸化初期に準安定相であるθアルミナが、一方、昇温速度が遅い場合、安定層であるαアルミナが形成するためであることが明らかとなった。このような初期酸化挙動の違いは、アルミナの相変態に影響をおよぼす添加元素のCrの影響がγプライム相のサイズによって異なったためであると説明された。
    Fe基合金上のアルミナ皮膜形成におよぼすTiの悪影響に関する検討では、炭素添加によりTiCを形成させてTiを固定化することによりTiの無害化を検討したが、TiCによる固定化は耐酸化性に殆ど影響を与えないことが分かった。
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, 23K23091
  • 多相合金の組織最適化によるFe基耐熱合金の耐高温酸化性向上手法の提案
    科学研究費助成事業
    01 Apr. 2022 - 31 Mar. 2025
    林 重成; 米田 鈴枝
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 22H01823
  • Improvement of performance of oxidation resitance of Al2O3 scale by microstructual control
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2016 - 31 Mar. 2019
    Hayashi Shigenari
    The effect of Al, Cr and Reactive elements(REs) on the microstructure of alumina scale was investigated in order to enhance the oxidation resistance of an alumina scale by microstructure control.
    The grain size of alumina scale became smaller with higher Al and Cr contents in alloys. The effect of those elements on the grain size of alumina is attributed to an increase of rate of nucleation due to higher supersaturation of alumina in the subsurface region. RE addition was also found to decrease the grain size of alumina. It was found that RE, which is segregated at grain boundaries of alumina suppresses the grain coarsening during high-temperature oxidation.
    In order to form the alumina scale with lower growth rate, it is proposed that the alloys must have proper composition which allows to form the coarse alumina grains from the very initial oxidation.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research, 16K14436
  • Cu-modified Al2O3 scale forming austenitic heat resistant alloys
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2015 - 31 Mar. 2018
    Hayashi Shigenari
    In this study, alumina scale forming austenitic heat resistant steels, which have better producibility, workability, and high-temperature oxidation resistance was proposed. Cu addition to austenitic heat resistant steels was found to stabilize the gamma-phase and suppress formation of intermetallic compounds such as beta-NiAl. Thus higher Al addition in steels can be acceptable, which is beneficial for both production and oxidation resistance by forming alumina-scale. From the interdiffusion study, copper was found to have negative interaction with aluminum in gamma-matrix, which enhanced aluminum outward diffusion toward the steel surface. This enhanced aluminum supply from the substrate were considered to promote an exclusive alumina scale formation. Copper addition to austenitic steels shows potential for development of new heat resistant steels.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), 15H04153
  • Construction of Database of Alloys for the prediction of Casting Structure
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2000 - 2001
    OHSASA Ken-ichi; HAYASHI Shigenari; MATSUURA Kiyotaka
    In order to construct the database of alloys for the prediction of casting structure, Items and methods that are required for the construction were investigated. The heterogeneous nucleation parameters for aluminum base alloys were evaluated.
    1) Evaluation of heterogeneous nucleation frequency distribution
    In order to select the nucleation model for the database, sample alloys such as pure Al, Al-Cu, Al-Si, Al-Fe, Al-Ti were melted and dispersed by stirring in K_2S0_4-Li_2SO_4 molten salt Each dispersed particle of alloys was re-melted and its melting point was measured in the K_2SO_4-Li_2SO_4 molten salt. As the result, the nucleation frequency of each particle increased with increasing undercooling, but decreased at the highest undercooling. It was confirmed that a simple power form with respect to undercooling for the expression of heterogeneous nucleation was adopted for conventional casting condition.
    2) Heat transfer analysis for a multi-component alloy by using thermodynamic calculation
    In the present study, the nucleation parameters of alloys were evaluated by comparing experimentally obtained structures and simulated ones. In order to carry out the simulation for the structure formation of a multi-component alloy, precise heat transfer calculation is needed to produce the same temperature field with the casting obtained by the experiment. In order to simulate the heat transfer process during the solidification of a multi-component alloy, a new method was developed based on the enthalpy method by using a thermodynamic calculation.
    3) Evaluation of nucleation parameter for aluminum alloys
    Unidirectional solidification experiment of aluminum base binary and commercial alloys were carried out. Experimentally observed locations of columnar to equiaxed transition (CET) were simulated by a method based on the Monte Carlo procedure, and nucleation parameters were determined by producing the locations of CET for each sample. The nucleation parameters, which are expressed as a power with respect to undercooling, increased with increasing silicon content for both binary and commercial aluminum base alloys.
    It is expected that the structure of more large or complicated casting can be predicted by using above parameters which can be evaluated by a laboratory scale experiment.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), HOKKAIDO UNIVERSITY, 12450300
■ Industrial Property Rights
  • ニオブ基合金の耐熱材料
    Patent right, 成田 敏夫; 林 重成; 福本 倫久; 坂本 和志; 笠間 昭夫; 田中 良平, 成田 敏夫
    特願2012-023563, 07 Feb. 2012
    特開2012-132099, 12 Jul. 2012
    201203016283968787
  • 酸化物分散強化型鋼およびその製造方法
    Patent right, 鵜飼 重治; 林 重成; 宮田 亮太; 東 司; 皆藤 威二; 大塚 智史, 国立大学法人北海道大学, 独立行政法人日本原子力研究開発機構
    特願2010-212153, 22 Sep. 2010
    特開2012-067344, 05 Apr. 2012
    201203014813214581
  • 酸化物分散強化型合金
    Patent right, 鵜飼 重治; 大貫 惣明; 林 重成; 星野 堅, 国立大学法人北海道大学
    JP2009064410, 17 Aug. 2009
    WO2010-021314, 25 Feb. 2010
    201203070794416353
  • Cr(III)含有浴を用いた電解めっきによるRe?Cr合金皮膜の形成方法
    Patent right, 成田 敏夫; 林 重成; 吉岡 隆幸; 八鍬 浩; 相馬 道明, 成田 敏夫
    特願2003-009058, 17 Jan. 2003
    特開2003-277972, 02 Oct. 2003
    特許第4323816号
    12 Jun. 2009
    200903072879167457
  • 耐高温腐食性皮膜の形成方法
    Patent right, 成田 敏夫; 林 重成, 成田 敏夫
    特願2005-504910, 09 Feb. 2004
    特許第4166784号
    08 Aug. 2008
    201103017288109617
  • 拡散障壁用ReCrNi合金皮膜
    Patent right, 成田 敏夫; 林 重成; 吉岡 隆幸; 八鍬 浩, 独立行政法人科学技術振興機構, 株式会社荏原製作所
    特願2003-540412, 13 Sep. 2002
    特許第3857689号
    22 Sep. 2006
    201103085548876418
  • 拡散障壁用Re合金皮膜
    Patent right, 成田 敏夫; 林 重成; 吉岡 隆幸; 八鍬 浩, 独立行政法人科学技術振興機構, 株式会社荏原製作所
    特願2003-540413, 13 Sep. 2002
    特許第3857690号
    22 Sep. 2006
    201103018419700860
  • 耐高温腐食性皮膜の形成方法
    Patent right, 成田 敏夫; 林 重成, 独立行政法人科学技術振興機構
    JP2004001347, 09 Feb. 2004
    WO2004-070077, 19 Aug. 2004
    200903051907339873
  • 電解めっきによるRe?Cr?Ni合金皮膜の形成方法
    Patent right, 成田 敏夫; 林 重成; 吉岡 隆幸; 八鍬 浩; 相馬 道明, 科学技術振興事業団, 株式会社荏原製作所, 札幌エレクトロプレイティング工業株式会社
    特願2003-009035, 17 Jan. 2003
    特開2003-277971, 02 Oct. 2003
    200903086240046650