2010 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Bulk Nanostructured Metals -New Metallurgy of Novel Structural Materials |
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| Project/Area Number |
22102003
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
尾方 成信 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (20273584)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
香山 正憲 独立行政法人産業技術総合研究所, ユビキタスエネルギー研究部門, 上席研究員 (60344157)
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| Keywords | バルクナノメタル / 第一原理計算 / 力学物性 / マルチスケール解析 / 粒界 / 積層欠陥 / 転位 / 不純物 |
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| Research Abstract |
1.本課題で新規に導入する計算機に、現在の第一原理計算のプログラムコードを導入し、計算機構成に合わせたコード調整によって並列計算効率をさらに高めた。また、力学物性と電子構造との関連を調べるための、局所応力、局所エネルギー評価機能を付与した。
2.第一原理計算により、種々の金属・合金種完全結晶の弾性特性、理想強度、力学的安定性に関する各種力学物性を定量的に予測評価した。また、その関係を構成式として表現する枠組みを構築した。
3.第一原理計算により、金属結晶(Cu,Ag,Au,Al)中の粒界強度および積層欠陥エネルギーを予測評価し、これらの物性と局在電子構造との関連を明確にした。また、AlおよびCuについては粒界の解析に新たに導入した局所応力および局所エネルギー解析手法を適用し、粒界近傍の局所的な力学安定性を評価することに成功した。また、局所変形に対する熱力学的安定性を評価する枠組みを構築し、Cu結晶についてその有効性を確かめた。
4.本課題で新規に導入する計算機に次年度以降に使用する予定のマルチスケール解析(加速分子動力学法解析、フェーズフィールド解析)コードを導入し、コード調整によって並列計算効率を高めた。
5.加速分子動力学解析を用いて、結晶中の不純物の拡散解析(鉄中の炭素)を実施し、通常のMDでは解析困難な長時間拡散現象を定量的に評価し、実験値とも定量的に整合することを確かめ、今後の解析に主として用いる加速分子動力学法の有効性を確認できた。
6.バルクナノメタルの高温での変形挙動の知見獲得のための基礎的解析として、分子動力学法を用いたCuナノ結晶に対する高温変形試験を実施し、原子レベルで高温変形時の結晶内部の原子拡散および転位挙動を獲得した。
7.水素がナノメタルに与える影響の初期解析として粒界と水素との相互作用を経路積分分子動力学法を用いて評価した。
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