1998 Fiscal Year Annual Research Report
極限環境下での高機能トライボコーティング材の微細構造解析と設計
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10450058
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
島田 尚一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20029317)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
打越 純一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90273581)
稲村 豊四郎 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (60107539)
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| Keywords | トライボコーティング材料 / 超格子薄膜 / 分子動力学 / 計算機援用設計 / 摩擦・摩耗特性 |
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| Research Abstract |
本研究は、分子動力学およびその時間・空間スケールを拡大・縮小できる繰り込み変換分子動力学法を用いた計算機シミュレーションによって、トライポコーティング材の硬度、摩耗特性などの機械的特性や熱伝導、熱ひずみ、相変態などの熱的特性と材料の構成原子種や微細構造との関連を解明する手法を確立し、その成果をもとに、高機能トライボコーティング材の特性予測および効率的な計算機援用設計のための手法を提案することを目的としており、今年度の主な成果は以下の通りである。
(1) 任意の構造を持つ結晶材料の分子動力学解析に必要な、MEAMポテンシャルパラメーターを決定する手法を確立し、超格子薄膜の多くが持っている岩塩構造のパラメーターを決定した。
(2) トライボコーティング材の押し込み、引っ掻き、摩擦・摩耗現象を解明するための分子動力学モデルおよび繰り込み変換分子動力学モデルを構築し、それらの現象をナノスケールからマイクロスケールまでの任意のスケールで模擬できる解析手法を確立した。
(3) 分子動力学解析のためのMEAMパラメーターを決定するために、超格子を構成する未知の異種原子間ポテンシャルを第一原理計算にもとづいて解析することを試み、窒化アルミニウムについては成功した。しかし、窒化チタン、窒化バナジウムについてはうまく行かず、まだあらゆる異種原子の組み合わせについて原子間ポテンシャルを求められる状態にはなっていない。
(4) 超高真空中および制御された任意の雰囲気中で超格子薄膜の押し込み、引っ掻き、摩擦・摩耗実験を行い、表面をSTMで観察することができる雰囲気制御摩擦実験装置を設計製作した。
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