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次次世代ニッケル基ナノ合金の計算科学的手法によるデザイン

Research Project

Project/Area Number 10F00370
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Materials/Mechanics of materials
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

尾方 成信  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) WANG Yunjiang  大阪大学, 基礎工学研究科, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2010 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2010: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywordsニッケル基合金 / 高温強度 / 時間加速モデリング / 拡散 / 転位 / クリープ / 分子動力学法
Research Abstract

ニッケル基合金は高温強度に優れ、耐高温強度が要求されるジェットエンジンやガスタービンのブレードなどに広く使用されている。しかしながら、昨今のさらなる熱機関のエネルギー高効率化やCO2削減などの環境負荷低減への要請から、材料には一層の高温強度の向上が求められている。昨年度までは、一般的な結晶材料の高温変形の支配方程式を獲得することを目的として、系を比較的高温に置くことで、クリープ変形を加速させた分子動力学解析を行い、クリープ変形を支配している素過程を抽出し、それが熱活性化過程に支配されていることを用いて、様々な温度や応力下でのクリープメカニズムを説明することに成功した。本年度は本解析を、ニッケル基の合金に適用した。具体的には、ニッケル基合金のナノ部材の引張り変形解析を行った。その結果、部材サイズによって変形様式が相変態によるものから双晶形成によるものに遷移するなど、強い部材サイズ依存性を示すことが分かった。また、これとは別に、昨年度までの研究では、粒径を構造を特徴づける唯一の長さパラメータとして検討を進めてきたが、近年、双晶を粒内に組み込んで強度と延性を両立させる実験結果が多数報告されつつある現状を踏まえて、粒内に双晶を人工的に埋め込んだモデルを作成し、その双晶の幅を新たなパラメータとして、クリープ解析を実施した。その結果、双晶を有する結晶は双晶がない結晶に比べてクリープ強度が大きく向上することが分かった。

Report

(3 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2012 2011

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Grain Size Dependence of Creep in Nanocrystalline Copper by Molecular Dynamics2012

    • Author(s)
      Y.J.Wang, A.Ishii, S.Ogata
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 53 Issue: 1 Pages: 156-160

    • DOI

      10.2320/matertrans.MD201122

    • NAID

      130004454833

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transition of creep mechanism in nanocrystalline metals2011

    • Author(s)
      Y.J.Wang, A.Ishii, S.Ogata
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 84 Issue: 22

    • DOI

      10.1103/physrevb.84.224102

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Modeling and simulation of atomic diffusion and creep deformatiuon2012

    • Author(s)
      S.Ogata, Y.J.Wang, G.J.Gao, A.Ishii
    • Organizer
      IUMRS-ICEM2012
    • Place of Presentation
      神奈川県、パシフィコ横浜(招待講演)
    • Year and Date
      2012-09-27
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Entropic effect on creep in nanocrystalline metals2012

    • Author(s)
      Y.J.Wang, G.J.Gao, A.Ishii, S.Ogata
    • Organizer
      International workshop on bulk nanostructured metals
    • Place of Presentation
      京都府、京都大学百周年時計台記念館
    • Year and Date
      2012-06-28
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Atomistic modeling of slow dynamics in nanocrystalline metals2012

    • Author(s)
      S.Ogata, Y.J.Wang, G.J.Gao, A.Ishii
    • Organizer
      International workshop on bulk nanostructured metals
    • Place of Presentation
      京都府、京都大学百周年時計台記念館(招待講演)
    • Year and Date
      2012-06-28
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Molecular Dynamics Study of Deformation Mechanism Map of Nanostructured Metal2012

    • Author(s)
      S.Ogata, Y.J.Wang, G.J.Gao
    • Organizer
      TMS 2012
    • Place of Presentation
      米国(オーランド)
    • Year and Date
      2012-03-12
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Creep mechanisms and temperature dependent entropic effect in nanocrystal2011

    • Author(s)
      Y.J.Wang, A.Ishii, S.Ogata
    • Organizer
      Materials Research Society (MRS) Fall Meeting
    • Place of Presentation
      米国(ボストン)
    • Year and Date
      2011-12-01
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Exploring creep mechanisms in nanocrystal by molecular dynamics2011

    • Author(s)
      Y.J.Wang, I.Tirtom, S.Ogata
    • Organizer
      International Symposium on Atomistic Modelling for Mechanics and Multiphysics of Materials
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都)
    • Year and Date
      2011-07-22
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 材料のナノスケール力学とその数値解析2011

    • Author(s)
      尾方成信
    • Organizer
      関西大学第15回先端技術シンポジウム
    • Place of Presentation
      関西大学(招待講演)
    • Year and Date
      2011-01-13
    • Related Report
      2010 Annual Research Report

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Published: 2010-12-03   Modified: 2024-03-26  

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