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LPSO構造形成に対するフェーズフィールド解析

Publicly Offered Research

Project AreaMaterials Science of synchronized LPSO structure -Innovative Development of Next-Generation Lightweight Structural Materials-
Project/Area Number 26109709
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionNagoya University (2015)
Nagoya Institute of Technology (2014)

Principal Investigator

小山 敏幸  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80225599)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2014: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywordsフェーズフィールド法 / シミュレーション / 相変態 / 状態図 / 弾性拘束 / GPゾーン / クラスター / Mg合金 / 長周期積層構造
Outline of Annual Research Achievements

LPSO構造は"相"ではあるが、LPSO構造全体としての相安定性は低くかつ単位胞が巨大であるために、"相"の形成プロセスが、あたかも規則fccクラスタ(以後クラスタと記す)の自己組織化による組織形成のように振る舞う。この相形成メカニズムの特徴は、ポリマーアロイ分野の相形成の特徴に近く、H26年度の解析では、LPSO相形成の計算に、ポリマーアロイの相分離計算を適用し、クラスタの自己組織化過程の解析を行った。H27年度は、H26年度の計算をさらに推し進め、シミュレーション結果のパワースペクトルによる統計解析、二次元計算の三次元への拡張、およびMg-Y-Zn三成分系における板状GPゾーンとLPSO構造との関係等についての考察を試みた。結果は以下のようにまとめられる。
(1)シミュレーション結果のパワースペクトルによる統計解析の結果、クラスタ数密度の低下とサテライトの不明瞭さは必ずしも相関しない可能性が示唆された。(2)二次元シミュレーションの三次元への拡張を行った結果、最密面内におけるクラスターの形成位置は、上下のクラスタ位置にも影響される結果が得られた。(3)Mg-Y-Zn三成分系におけるGPゾーン形状のeigenひずみ依存性を検討した結果、hcp構造におけるスピノーダル分解だけでは板状GPゾーン組織は説明できないこと、また板状ゾーン形態が現れるためにはc軸方向の大きな収縮ひずみが必要であることが明らかとなった。
シンクロ型LPSO構造の出現には、構造相転移と可動転位生成が同時に満足される点が重要である。特に相変態が拡散に支配される場合には、濃度場と構造相転移場(欠陥場)はシンクロしつつ発展すると推察される。拡散変位型変態の駆動力が、そのまま転位移動の駆動力にもなっている点が本相変態の特異性の本質と考えられる。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2015 2014

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 3 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Phase-field modelling on the formation process of LPSO structure in Mg-Y-Zn system2015

    • Author(s)
      T. Koyama, Y. Tsukada, K.Narita
    • Journal Title

      Materials Transactions

      Volume: 56 Pages: 973-942

    • NAID

      130005083529

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Phase-field modelling on the formation process of LPSO structure in Mg-Y-Zn system2015

    • Author(s)
      Toshiyuki Koyama, Yuhki Tsukada, Keisuke Narita
    • Journal Title

      Materials Transactions

    • NAID

      130005083529

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] フェーズフィールド法によるMg合金のLPSO組織形成機構の理解2015

    • Author(s)
      村松慶亮, 小山敏幸, 塚田祐貴
    • Organizer
      (社)日本金属学会・日本鉄鋼協会東海支部 第25回学生による材料フォーラム
    • Place of Presentation
      名豊ビル, 豊橋
    • Year and Date
      2015-11-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 材料設計計算工学とインフォマティクス2015

    • Author(s)
      小山敏幸
    • Organizer
      日本鉄鋼協会東海支部 H27年度湯川記念講演会
    • Place of Presentation
      環境総合館, 名古屋大学
    • Year and Date
      2015-11-06
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Phase-field model for describing the formation process of nano-cluster microstructure in LPSO phase2015

    • Author(s)
      T. Koyama and Y. Tsukada
    • Organizer
      The 10th International Conference on Magnesium Alloys and Their Applications
    • Place of Presentation
      Ramada Plaza Jeju Hotel, Jeju, Korea
    • Year and Date
      2015-10-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] PFセカント法とデータ同化を用いた単相組織の応力-ひずみ曲線の逆問題解析2015

    • Author(s)
      小山敏幸、塚田祐貴、河合雄一郎
    • Organizer
      日本機械学会第28回計算力学部門講演会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学,横浜
    • Year and Date
      2015-10-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] フェーズフィールド法から力学特性への展開2015

    • Author(s)
      小山敏幸
    • Organizer
      日本塑性加工学会 第212回塑性加工技術セミナー
    • Place of Presentation
      東京大学生産技術研究所
    • Year and Date
      2015-09-25
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Phase-field modeling for understanding the formation mechanism of LPSO phase2014

    • Author(s)
      Toshiyuki Koyama, Yuhki Tsukada
    • Organizer
      The 2nd International Symposium on Long-Period Stacking Ordered Structure and Its Related Materials 2014
    • Place of Presentation
      ホテル日航熊本
    • Year and Date
      2014-10-05 – 2014-10-08
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] シンクロ型LPSO構造形成機構に対するフェーズフィールド解析2014

    • Author(s)
      小山敏幸、塚田祐貴
    • Organizer
      (公社)日本金属学会 秋期講演大会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 実験とモデリングの融合による材料設計へのフィードバック2014

    • Author(s)
      小山敏幸
    • Organizer
      本鉄鋼協会秋季講演大会シンポジウム「先端解析・モデリングに基づく材料設計へのフィードバック」
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] フェーズフィールド法に軸足をおいた基礎・応用連携のための計算工学2014

    • Author(s)
      小山敏幸
    • Organizer
      第19回計算工学講演会
    • Place of Presentation
      広島国際会議場
    • Year and Date
      2014-06-11 – 2014-06-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Book] 3D材料組織・特性解析の基礎と応用2014

    • Author(s)
      新家光雄(編), 足立吉隆, 小山敏幸(著)
    • Total Pages
      182
    • Publisher
      内田老鶴圃,
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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