| Project/Area Number |
22K14140
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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 18010:Mechanics of materials and materials-related
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University (2023)
Tokyo University of Agriculture and Technology (2022) |
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Principal Investigator |
Miyoshi Eisuke 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 講師 (70880962)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 微視組織 / 粒界 / 粒界多重点 / 焼鈍 / フェーズフィールド法 / 分子動力学 / データ同化 / 再結晶 / 粒成長 / HPC / 材料微視組織 / 組織制御 / 分子動力学法 / データ科学 |
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| Outline of Research at the Start |
焼鈍を利用した多結晶材料のメゾスケール組織の制御技術，とりわけ粒界性格分布の制御技術（粒界工学）は，合金化に頼らない高性能材料の開発において極めて重要な役割を有する．しかしながら，粒界性格分布の予測において不可欠な「粒界物性の異方性」，「焼鈍双晶形成」の表現を完備したメゾスケールモデルは未だ存在しない．本研究では，データ科学の援用により，原子スケールの分子動力学解析を上位スケールのフェーズフィールド法解析へと定量的に融合させることで，物性異方性と新規結晶の核形成を正確に反映したメゾスケール焼鈍組織予測を初めて可能とし，粒界工学の高度化に向けた新技術の提示を図る．
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| Outline of Final Research Achievements |
To achieve a quantitative prediction of grain boundary network evolution during annealing processes, this study presented a trans-scale analysis method that quantitatively integrates atomic-scale simulations with continuum-scale phase-field simulations through data assimilation. The present method enabled anisotropic (inclination-dependent) grain boundary properties, which are difficult to measure experimentally, to be efficiently estimated for various types of grain boundary structures, establishing a promising basis for highly accurate precision of annealing phenomena. Furthermore, we developed a novel phase-field model capable of representing the properties of grain boundary multi-junctions and realized the evaluation of the multi-junction properties through data assimilation.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
焼鈍過程における高特性粒界（低Σ値粒界や低エネルギーのファセット粒界など）の増加を利用した材料の高機能化，すなわち粒界工学の技術は，合金化に依らない省資源型材料開発において重要な役割を担う．本研究は，原子計算，連続体モデル，データ科学の融合により，粒界組織制御に不可欠でありながら従来欠落していた異方的粒界物性値や多重点物性値の情報を容易に取得可能とした．これらは，粒界工学の高度化による材料開発加速に資する基盤的枠組を示すものであり，学術・産業両面での貢献が期待できる．
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