2014 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 Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
尾方 成信 大阪大学, 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, その他部局等, その他 (60344157)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 転位生成 / 粒界移動 / 加速分子動力学法 / 第一原理局所応力解析 / 結晶粒サイズ依存性 / 基礎物性設計指針 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の主な成果は以下の２点である。
(1)バルクナノメタルの変形の素過程である、粒界からの転位生成、粒界移動およびすべり、粒界での原子拡散現象を、実時間かつ原子レベルで解析することのできる加速分子動力学解析を開発し、これらの現象における原子構造の変化の詳細や熱力学パラメーターを獲得することを可能とした。これにより、バルクナノメタルの強度や特異な塑性変形特性を定量的に予測評価することが可能となり、A01ア班によって明らかにされている、ナノメタルの降伏や変形能が１ミクロン粒径で急激に変化することなどを首尾良く説明することに成功した。
(2)バルクナノメタルの変形や基礎物性を最も支配している粒界性格の負荷応力による変化を、電子構造のレベルから明らかにするために、これまで開発してきた第一原理局所応力局所ひずみ解析を、引張り変形下の粒界に対して適用できるように拡張した。これにより、粒界の力学的な基礎物性を第一原理から明らかにすることに成功した。
以上、２点の成功により、バルクナノメタルの基礎物性設計を、第一原理計算すなわち電子論の観点から可能とする枠組みが構築できた。さらには、この枠組みによって得られたバルクナノメタルの力学的特性は、A01ア班で実験的に得られた力学的特性に関する知見とよく整合しており、その有効性が確かめられた。これらの成果により、結晶材料の機械的特性を支配している普遍的な結晶粒サイズ依存則を見出すことができた。また、バルクナノメタルの特異な力学挙動を発現する時間・空間スケールの決定因子を明らかにすることを通じて、現実の材料物性に立脚した、バルクナノメタルのユニバーサルな基礎物性設計指針を獲得することができた。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] From “smaller is stronger” to “size-independent strength plateau”: towards measuring the ideal strength of iron2015
Author(s)
Wei-Zhong Han, Ling Huang, Shigenobu Ogata, Hajime Kimizuka, Zhao-Chun Yang, Christopher Weinberger, Qing-Jie Li, Bo-Yu Liu, Xi-Xiang Zhang, Ju Li, Evan Ma, Zhi-Wei Shan
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Journal Title
Advanced Materials
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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