Control of grain boundary segregation in ferrous alloys using interaction between solute elements
| Project/Area Number |
21K14433
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
張 咏ジエ 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (40793740)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 粒界偏析 / 鉄鋼材料 / 合金元素 / 溶質元素間相互作用 / アトムプローブ |
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| Outline of Research at the Start |
多結晶金属材料における溶質の粒界偏析量は他の元素に影響されることが広く知られている。本研究では、最も重要な構造材料である鉄合金における異種元素の共偏析挙動に着目し、粒界性格の影響を考慮した上で溶質元素の粒界偏析量を系統的に調査する。得られた結果を元素間の熱力学的な相互作用の観点で検討を行うことで、金属材料の特性改善を目指した粒界偏析の制御技術を確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
多結晶金属材料の粒界に溶質元素が偏析すると、粒界強度や腐食挙動など材料の諸性質が大きく変化するため、粒界偏析の制御は材質の向上に極めて重要である。本研究では、最も重要な構造材料である鉄合金におけるCの粒界偏析に着目し、粒界性格の影響を考慮した上でＣの偏析挙動を系統的に調査する。本年度には、昨年度に作製したFe-40massppmC二元合金を600℃, 24h長時間焼鈍して、Cを粒界に平衡偏析させた後、EBSDとFIBを用いて粒界方位差と面測定に基づき粒界性格を評価したうえ、異なる粒界におけるC偏析量を三次元アトムプローブにより測定した。Σ3(111)などの対応粒界よりも、ランダム粒界におけるC偏析量が高いことを確認した。また、分子静力学法によりΣ3(111)などの対応粒界モデルを作製し、パーシステントホモロジー法を用いて粒界における空隙多面体ユニットを抽出し、第一原理計算により各種多面体におけるCの偏析エネルギーを評価した。粒界空隙ユニットのトポロジー情報は、そのサイトにおけるCの粒界偏析エネルギーと良い相関があることが明らかとなった。さらに、隣接した粒界空隙ユニットに複数のC原子を入れて第一原理計算を行うことにより、C-C間にある反発的相互作用が働くことによりCの偏析エネルギーが低下することが見られた。昨年度までの実験調査で得られたC-Cの反発的相互作用の結果とよく一致する結果であった。
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Report
(3 results)
Research Products
(17 results)
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[Presentation] Pearlite Growth Kinetics in Fe-C-Mn Alloys2023
Author(s)
Yongjie Zhang, Takemasa Umeda, Satoshi Morooka, Stefanus Harjo, Goro Miyamoto, Tadashi Furuhara
Organizer
The 12th International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials Processing, Fabrication, Properties, Applications
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Int'l Joint Research / Invited
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