2018 Fiscal Year Research-status Report
Formulation of a comprehensive solid-solution-strengthening theory accounting for short-range-order softening
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18K18936
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
岡本 範彦 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (60505692)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 固溶体合金 / 固溶強化 / 固溶軟化 / 原子変位 / 短範囲規則 / 局所格子ひずみ / 第一原理計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
希薄・高濃度２元系固溶体から，溶媒と溶質の区別ができない等原子量の高エントロピー合金に至るまで，全構成元素の理想格子点からのずれ＝平均原子変位量と降伏強度との間に強い正の相関があることをごく最近見出している．このことは，平均原子変位量を第一原理計算等により算出しさえすれば，固溶体の強度を予測できることを示している．しかし同時に，従来考えられてきた短範囲規則化による強化とは逆の軟化現象が生じていることを示唆する結果が得られている．これは，短範囲規則化している領域の原子変位量がマトリックス部分(完全ランダム配列に近い領域)のそれと異なり，結晶全体の平均原子変位量が減少しているためだと考えている．本申請研究では，様々な短範囲規則度を有する合金の原子変位量の放射光X線測定および第一原理計算を系統的に行うことで，短範囲規則「軟化」現象を検証し，希薄合金にしか適用できなかった従来固溶強化理論を代替する，溶質濃度や元素数に制約されず，かつ短範囲規則性を包含した，より上位階層の固溶強化理論の構築を目指す．有限の原子数で理想的な固溶体の相関関数を可能な限り再現することが可能なSpecial Quasi-random Structure (SQS)および単純化のため二体相互作用エネルギーのみを考え最近接原子が同種もしくは異種になるような短範囲規則性を含む構造モデルを考える．種々の濃度・短範囲規則度の構造をモンテカルロ的手法により探索・構築した後，VASPコードにより構造緩和し平均原子変位を得た．概して短範囲規則度に依存して平均原子変位が増加することがわかった．
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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
研究計画通り，初年度に種々の濃度・短範囲規則度を有する２元系合金の原子変位量を第一原理計算により得ることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
短範囲規則性を有する２元系合金の原子変位量の実測を行う．また，計算・実験の両面の結果から，短範囲規則性を包含したより上位階層の固溶強化理論の構築を目指す．
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