2023 Fiscal Year Final Research Report

Modeling and simulation on mechanical properties of high entropy alloys

Planned Research

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Project Area	High Entropy Alloys - Science of New Class of Materials Based on Elemental Multiplicity and Heterogeneity
Project/Area Number	18H05453
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Science and Engineering
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	Ogata Shigenobu 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (20273584)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	都留智仁国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門原子力科学研究所原子力基礎工学研究センター, 研究主幹 (80455295) 下川智嗣金沢大学, 機械工学系, 教授 (40361977) 久保百司東北大学, 金属材料研究所, 教授 (90241538) 青柳吉輝東北大学, 工学研究科, 准教授 (70433737) 弓削是貴京都大学, 工学研究科, 准教授 (70512862)
Project Period (FY)	2018-06-29 – 2023-03-31
Keywords	ハイエントロピー合金 / 力学特性 / 計算材料科学
Outline of Final Research Achievements	The mechanism by which the high-entropy effect manifests in the mechanical properties of high-entropy alloys was fundamentally elucidated from various perspectives using computational science methods. The specific achievements are as follows: 1. Construction of a neural network potential for high-entropy alloys. 2. Clarification of the chemical order structure and the dynamics of structure formation in high-entropy alloys. 3. Elucidation of the unique dislocation structures in high-entropy alloys and their impact on mechanical properties. 4. Investigation of grain boundary characteristics in high-entropy alloys. 5. Clarification of the mechanical properties of high-entropy alloys under corrosive environments. 6. Development of a crystal plasticity finite element model for high-entropy alloys. 7. Theoretical clarification of the relationship between atomic structure and multi-body interactions in high-entropy alloys.
Free Research Field	計算材料科学、計算力学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	強度・延性のバランス、高温強度・低温靱性などの優れた機械的特性を有し、次世代構造材料として期待され、世界中で盛んに研究開発がなされているハイエントロピー合金を研究対象とし、計算科学的手法を用いて、ハイエントロピー合金が有する優れた特性の起源の数々を明らかにした。成果のほとんどはハイエントロピー合金のみならず、合金一般に適用できるものであり、長い歴史がある合金研究でも未解明であったものが多い。まさに合金のサイエンスを確立し、合金研究にブレークスルーをもたらしたと言える。