2021 Fiscal Year Annual Research Report
異種金属混合粉末の焼結挙動モデル化と焼結変形－組織形成ハイブリッド解析法の拡張
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19H02480
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
品川 一成 九州大学, 工学研究院, 教授 (30215983)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
工藤 健太郎 九州大学, 工学研究院, 助教 (60757235)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 焼結 / フェーズフィールド法 / 個別要素法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度（2020年度）は，メゾスケール領域にて多粒子の液相焼結を扱えるように解析コードの拡張を行った．これにより複数の異種粉末からなるクラスターについて，相互拡散による濃度変化に応じ，粒子接触面において液相が発生する過程，および焼結収縮を再現できた．今年度(2021年度）は解析コードの改良を進めた．
まず，生成した液相を介しての焼結現象を再現できるように，液相焼結モデルを導入した．ただし，多量の液相の出現を再現するものではなく，粒子間に生成する液相を通しての拡散を考慮したモデルである．これにより，液相フィルムによる粒子間のすべりを介した再配列挙動を計算できるようになった．また，2次元系共晶型合金について，これまで自由エネルギー汎関数には単純なモデル関数を用いていたが，Fe-P系，Bi-Sn系等の合金系における実際の化学的自由エネルギー関数を導入した計算を可能にした．さらに，DEMで得られる粉末粒子の剛体運動（焼結収縮）をフェーズフィールド法における移流項に変換する際，計算誤差を生じる場合があったが，これについてもアルゴリズムを改良し，安定した計算をできるようにした．
一方，異種粉末の素粉末混合法および合金粉末法を用いた液相焼結の実験も行い，両者の焼結挙動の差異を調査した．合金粉末の場合は，共晶温度を越えた時点で，液相生成による粒子の全面的な合体が見られたが，混合粉末の焼結では，粉末同士の一部に共晶組織が観察された．このような2元型共晶合金の素粉末混合法による焼結過程に対し，本研究で開発したシミュレーション手法を適用することが有効と考えられる．
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| Research Progress Status |
令和3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 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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