2018 Fiscal Year Annual Research Report
Very large scale molecular dynamics simulations for revealing and controlling of microstructure formation of alloys
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16H04490
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
澁田 靖 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90401124)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大野 宗一 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30431331)
高木 知弘 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 教授 (50294260)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 金属物性 / 大規模分子動力学 / 凝固 / 粒成長 / 核生成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，合金組織のさらなる高精度制御に向けて，核生成・凝固，粒成長過程の複合的ダイナミクスを系統的に解析し，合金組織形成過程の支配因子を原子スケールの動力学解析により解明することを目的としている．
平成30年度は，主に擬2次元凝固組織に関して粒成長過程のマルチフェーズフィールドシミュレーションを実践した．まず研究分担者（高木）グループにおいて分子動力学法シミュレーションで得られた原子座標に対してCommon Neighbor Analysys(CNA)およびクラスター解析を行うことで結晶粒構造を同定し，さらに結晶粒情報を連続体格子にマッピングするプログラムを作成した．これを用いて．原子情報の結晶粒構造を連続体格子にマッピングし，分子動力学法とフェーズフィールド法計算との完全同一時空間スケール粒成長計算を実践した．その際，異方性を考慮した場合と考慮しないMPFシミュレーションをそれぞれ行い，分子動力学とフェーズフィールド法計算結果の比較より，粒成長ダイナミクスにおける異方性の影響を詳細に検討した．
さらに応用事例として，実際の凝固プロセスで頻繁に使用される微細化剤の影響を考察すべく，Al融液中にTi及びTiAl化合物微粒子を添加した場合の不均質核生成挙動の分子動力学法シミュレーションを行った．様々な微粒子サイズ・過冷度における計算を系統定期に行い，非熱的核生成が起こる過冷度-微粒子サイズの相関性を明らかにした．また結晶成長速度に関する微粒子表面の面方位依存性を詳細に検討し，Ti微粒子では(0001)面に優位性があることを明らかにした．これらの結果を査読付き英文論文にて公表した．
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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