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合金材料中の析出メカニズム解明のための時間拡張モデリング手法の構築

Research Project

Project/Area Number 17J00073
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

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

Principal Investigator

新里 秀平  大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords時間拡張モデリング / 析出現象 / 原子モデリング / 固溶原子 / 金属間化合物
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では,原子スケールの空間解像度を保ちつつ,長時間プロセスを追うことのできる普遍的な時間拡張モデリング手法を確立するために,Diffusive Molecular Dynamics (DMD)法を2種以上の元素が混在した多元合金材料へと拡張し,その析出現象への有効性を示すことを目的とする.本年度はDMD法を用いてニッケル-アルミニウム(Ni-Al)合金中の転位周囲でのAl偏析過程の解析を行なった.その結果,5%程度までの低濃度では転位の周囲においてAl原子の偏析が生じることを確認した.また,5%以上の濃度ではさらに,部分転位の転位芯近傍からNi原子とAl原子が規則的に配置されたL12規則構造が析出し成長する様子が観察された.これは,前年度に検証した状態図における規則相と固溶体相の境界によく一致している.
さらに,これらのDMD法を用いた析出解析に基づき得られたAl原子濃度分布をもとにNi母相中にAl原子を配置し,パイエルス応力を算出した.比較のため,原子を無作為にAl原子に置換したランダム固溶体モデルでもパイエルス応力を算出した.その結果,DMD法により得られた濃度分布に基づくモデルではランダム固溶体モデルと比べ高い応力を示した.これは,転位周囲でのAl原子の偏析,規則相の析出による局所的な組成の変化がパイエルス応力に大きな影響を与えることを示している.このように,DMD法を用いることで原子拡散の時間スケールで進行する析出過程を予測し,局所合金組成の変化とそれによる転位挙動の変化の獲得が可能であることを示した.

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] マサチューセッツ工科大学(米国)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] マサチューセッツ工科大学(米国)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] An atomistically informed kinetic Monte Carlo model for predicting solid solution strengthening of body-centered cubic alloys2019

    • Author(s)
      Shuhei Shinzato, Masato Wakeda, Shigenobu Ogata
    • Journal Title

      International Journal of Plasticity

      Volume: 印刷中 Pages: 319-337

    • DOI

      10.1016/j.ijplas.2019.03.004

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Study of Interstitial Atom Diffusion in Nanowire using Diffusion Equation driven by Chemo-Mechanical Potential2018

    • Author(s)
      新里秀平,糟谷瑛,尾方成信
    • Journal Title

      Journal of the Society of Materials Science, Japan

      Volume: 67 Issue: 2 Pages: 263-268

    • DOI

      10.2472/jsms.67.263

    • NAID

      130006386376

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] kinetic Monte Carloモデルを用いた鉄基合金の固溶体効果の非経験的予測2018

    • Author(s)
      新里秀平, 譯田真人, 尾方成信
    • Organizer
      日本材料学会第3回マルチスケール材料力学シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] kinetic Monte Carloモデルを用いた転位運動解析に基づく鉄基合金の固溶体効果の非経験的予測2018

    • Author(s)
      新里秀平, 譯田真人, 尾方成信
    • Organizer
      日本金属学会2018年秋期講演大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] kinetic Monte Carlo study on solid solution strengthening of BCC Fe-based alloys2018

    • Author(s)
      Shuhei Shinzato, Masato Wakeda, Shigenobu Ogata
    • Organizer
      International symposium on atomistic process of crystal plasticity
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study of solute effect on the yield strength of Fe-based dilute alloy using atomistically informed kinetic Monte Carlo method2018

    • Author(s)
      Shuhei Shinzato, Masato Wakeda, Shigenobu Ogata
    • Organizer
      The 9th international conference on multiscale materials modeling
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Substitutional solute atom effect on dislocation motion in BCC iron alloys - An atomistically informed kinetic Monte Carlo study2018

    • Author(s)
      Shuhei Shinzato, Masato Wakeda, Shigenobu Ogata
    • Organizer
      2018 Material Research Society fall meeting & exhibit
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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