理論計算状態図の高度化：結晶格子変形を伴う固溶体相の自由エネルギー計算

• Project/Area Number: 25K01488
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26010:Metallic material properties-related
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 榎木 勝徳 島根大学, 学術研究院機能強化推進学系, 准教授 (60622595)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2028: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2027: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2026: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2025: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000)
• Keywords: 状態図 / 熱力学 / 固溶体

Outline of Research at the Start

材料開発では、特性に応じて組成や合成条件を決める逆問題的アプローチが進んでいる。その基盤となる熱力学データベースの整備は、実験データ不足により遅れがちである。本研究では、第一原理計算に基づく迅速な計算状態図法を確立し、この課題を克服する。理論計算のみで得た状態図でも実験結果を高精度で再現可能だが、格子形状が変化する合金系への適用が困難という課題が残る。そこで、格子ひずみを変数とする計算手法を導入し、状態図の高度化を図る。具体的には、Fe-Cマルテンサイトを対象に、炭素濃度によって変形する格子構造の自由エネルギーを評価し、実験結果と比較して手法の有効性を検証する。