2017 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular dynamics simulation of grain boundary behaviours in nanocrystalline materials
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17F17711
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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) |
ZHANG LIANG 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2017-10-13 – 2020-03-31
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| Keywords | 金属物性 / 分子動力学 / ナノ結晶材料 / 粒界特性 / 転位 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，分子動力学法シミュレーションを基に，ナノ結晶金属材料の粒界特性向上のための原子論的知見を得ることを目的としている．具体的にタービンブレードや原子炉など高温環境下で発生して材料強度低下の原因となる正四面体様転位（スタッキングフォルトテトラヘドラ，SFT）や空孔クラスターと粒界の相互作用を系統的に解析し，これらの効率的な除去方法を確立する．特にこれまであまり議論されてこなかった正四面体様転位や空孔クラスターどうしの相互作用やこれらが粒界形状・強度に及ぼす影響を考察し，俯瞰的な立場からナノ結晶金属材料の粒界特性向上のための原子論的知見を得ることを目指している．
平成29年度は純物質(Cu)二結晶系において材料強度低下の原因となる正四面体様転位と対応傾角粒界との相互作用を系統的に考察し，粒界エネルギーの小さい双晶系では容易に正四面体様転位を通過する一方，それ以外の対応傾角粒界の多くは正四面体様転位を容易に吸収・除去することをを見出した．その際の粒界構造の変化を原子論的に考察し系統的な傾向を明らかにした．またSFT除去能力の温度依存性についても検討した．これらの知見をまとめて，査読付き英文雑誌Scripta Materialia(144(2018)78-83)にて公表した．
また純物質二結晶系にせん断応力を付加した場合の粒界移動について粒界形状に着目して系統的にまとめ，得られた知見を査読付き英文雑誌Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering(26(2018)035008)にて公表した．他にもCoherentおよびIncoherentな粒界による正四面体様転位および点欠陥除去能力を比較し，現在知見をまとめて論文に投稿中である．さらに合金系に拡張すべく二元合金・二結晶系の予備計算を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通り，初年度に純物質(Cu)二結晶系における対称傾角粒界とSFTの相互・消滅についての解析を行い有益な知見を得ることができ，その内容を金属材料分野で著名な雑誌Scripta Materialiaにて公表するなど，おおむね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に引き続き，純物質系のCoherent/Incoherent粒界とSFT及びvoidなどの欠陥相互作用を系統的に解析する予定である．さらに純物質のみでなく二元合金系においても粒界・SFT相互作用を系統的に解析する予定である．
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