2020 Fiscal Year Annual Research Report
原子論的アプローチによる鉄鋼材料の強化機構解析：ＭＤ法による粒界強度モデリング
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19J20306
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
兵頭 克敏 九州大学, 工学府, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | フェライト鋼 / 粒界 / 炭素 / 窒素 / 転位 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はフェライト鋼の粒界の中でも炭素・窒素の偏析サイトが特定しやすい対称傾角粒界（Σ粒界）の強度を測定し、各粒界での炭素・窒素の偏析サイトを調査することを目的として研究を行った。対称傾角粒界の中でも代表的な粒界の1つである(222)Σ3粒界を作成し、その粒界に対して、転位のパイルアップシミュレーションを行った。その結果、当初期待していたような隣接粒での転位の放出現象は見られず、また多くの調査対象の粒界は同様の結晶構造を有したことから、これらの粒界は炭素・窒素の偏析による粒界強度上昇メカニズムの解明に不向きであると考察した。一方で、転位に対する炭素・窒素の偏析シミュレーションを行うプログラムの作成に成功し、刃状転位への窒素の偏析シミュレーションを行った結果、転位周辺にランダムに存在した窒素がシミュレーションの進行に伴い、転位芯近傍に窒素が偏析していく様子を再現することが出来た。したがって、過去に作成した炭素・窒素の偏析サイトの特定が困難なランダム粒界における偏析サイトの調査にも、上記のプログラムを応用できると考えられる。過去に作成したランダム粒界では転位のパイルアップにより隣接粒で転位を放出したため、炭素・窒素の偏析後の粒界でも転位の放出が生じることが予想され、さらに純鉄での粒界強度と炭素・窒素偏析後の粒界強度を調査することで、本研究の目的でもある炭素・窒素の粒界偏析による粒界強度上昇メカニズムの解明が期待できる。
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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
様々な粒界の中でも炭素・窒素の偏析サイトを特定しやすい対称傾角粒界において、転位をパイルアップさせたが、期待したような粒界近傍での二次すべり現象が見られなかった。しかしながら、過去に偏析サイトの特定が困難であったランダム粒界での偏析サイトを特定することのできるプログラムを開発したため、二次すべりが生じたランダム粒界での炭素・窒素偏析後の粒界強度測定が可能となったから。
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| Strategy for Future Research Activity |
＜ランダム粒界での炭素・窒素の偏析サイトの特定＞
本年度に作成した炭素・窒素の偏析サイト特定プログラムを用いて、モンテカルロシミュレーションにより過去に作成したランダム粒界での炭素や窒素の偏析サイトを調査する。
＜炭素・窒素が偏析したランダム粒界での粒界強度測定＞
炭素・窒素が偏析した粒界に対し、転位をパイルアップさせ、粒界強度を測定し、純鉄での粒界強度と比較する。
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