2019 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical design of superalloys by a quantitative modelling based on first principles calculations
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17K18998
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
佐原 亮二 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主幹研究員 (30323075)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大野 かおる 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (40185343)
長田 俊郎 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主幹研究員 (50596343)
戸田 佳明 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主幹研究員 (60343878)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 耐熱合金 / ニッケル / 第一原理計算 / 繰り込み / ポテンシャル繰り込み / 格子モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、航空機のエンジン部材等に使用される耐熱合金であるニッケル基合金について、その基本となる二元系合金・NiAl合金を例に取り、実用温度領域(～1473K)におけるγ(FCC)相中へのγ'(L12)相整合析出物分散による強化機構の定量理論予測可能なモデルを、電子論に基づき構築することである。本年度は、ナノスケールの第一原理計算の結果をよりマクロなモデルへ連結するための手法である独自委開発の「ポテンシャル繰り込み」の手続きにより、第一原理を格子モデルにマッピングする研究を進めた。特に昨年度に引き続き、繰り込み操作をを精度良く数値的に評価するための計算条件を詳細に検討した。本手続きに引き続き、格子モデルを用いたモンテカルロ法により、相転移温度の定量評価を進めた。
さらに、ニッケル基合金の手法を他の耐熱合金へ展開する事を目標として、その予備知見を得るため、チタン合金を例に取り、我々の研究グループですでに取得している表面酸化メカニズム解明の研究結果を用いて、データサイエンスへ展開する事を検討した。
今後は、これまでに得られた知見を基にして、モンテカルロ法の統計精度をあげるため異なる疑似乱数初期値を使用した複数サンプルの計算を行い、熱平衡状態が得られるまでの長時間シミュレーションを遂行し、熱力学的特性の定量評価を行う予定である。更に本プロジェクトで構築したFCC格子二元系モデルを拡張する事により、他系への展開の検討を進める。
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