2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Nano-sized Wiredrawing Technology Using Materials Science and Microscopic Computational Mechanics
| Project/Area Number |
16K05994
|
|---|
| Research Institution | Kansai University |
|---|
Principal Investigator |
齋藤 賢一 関西大学, システム理工学部, 教授 (90294032)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 伸線加工 / 分子動力学 / 計算力学 / 鉄鋼材料 / 摩擦・潤滑 / マルチスケール解析 / Peridynamics / 塑性加工 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、金属材料の塑性加工法の一つである伸線（引抜き）加工に関して、ミクロスケールからの新しい技術展開となる「ナノ伸線加工」の可能性を追求する。
(1)原子レベルからの微視組織制御、(2)ダイスとの潤滑性能向上、(3)破壊メカニズムなどの伸線加工・伸線材における諸問題を材料科学・計算力学アプローチによってミクロスケール側から理論的に取り扱う。主なる方法論は分子動力学(MD)シミュレーションおよびその関連技術であり、原子一つ一つの運動を直接計算して現象を理解していくという特色がある。
本年度は以下の成果を得た。まず、上記(1)の研究項目について、セメンタイト分解などのパーライト鋼で生じると考えられるミクロ機構を理解すべく、今回新たにフェライトとセメンタイトの層からなるナノインデンテーションの塑性変形モデルを導入した。
内部界面でのミスフィット転位および圧子による転位ループの運動および相互作用を解析し、塑性変形機構を検討した(2018.5月,10月,2019.5月,11月（国内）,2018.11月,2019.6月（国際）にて成果発表）。また、伸線加工における塑性変形における微視的視点での組織形成の解明とその制御に関して、純鉄の超大規模MDモデル化を成功させ、転位増殖・反応の機構のサイズ依存性を検討した（2018.5月,6月,9月,11月,2019.5月（国内）、2018.7月,2019.6月（国際）にて成果発表）。さらに、上記(3)の項目について、MD解析のマクロ版とも呼ばれるPeridynamics理論の導入を進め、MDとの融合によるマルチスケール解析への発展を試みた。ナノインデンテーション試験などでMD計算と連携した弾塑性モデルについて前年度に引き続き解析を行い、今後の伸線加工への適用の見通しを得た（2018.6月、11月（国内）、2019.6月（国際）にて成果発表）。
|
