2021 Fiscal Year Final Research Report
Development of nonempirical alloy design scheme through electronic structure calculations
Project/Area Number |
19K04993
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 26010:Metallic material properties-related
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Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
Principal Investigator |
Tsuru Tomohito 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究主幹 (80455295)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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Keywords | 固溶強化 / 転位運動 / 熱活性化過程 / 第一原理計算 |
Outline of Final Research Achievements |
Mechanical properties in BCC metals exhibit complicated behavior related to the concentration of alloying elements and temperature, which makes it difficult to predict mechanical properties under various conditions. In this study, we focus on the fact that dislocation motion, that is the basis of deformation in BCC metals, is due to two thermally activated processes: kink formation and kink migration. The complicated temperature-dependent mechanical behavior of alloy system can be described by evaluating the effects of alloying elements on dislocation motion from an atomic model and developing a framework that links the results with theories based on thermal activation processes. In contrast to the conventional mechanism based on elastic interactions, the interaction between the alloying elements and the matrix is found to be dominated by the electronic interaction.
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Free Research Field |
計算材料科学
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Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究から,BCC金属において合金元素の違いによって系統的な変化を生じる要因が,力学的な相互作用に対して,マトリクスの転位と合金元素の電子の結合が支配的な影響を及ぼすためであることが明らかになった.このような化学的な相互作用は,古典的な強化理論では考慮することができないため,BCC合金の力学特性の理解にはとりわけ,電子結合を考慮した議論が必要であることを示唆している.これは,基礎的な特性を電子論的解析によって評価することで,合金化によるマクロな力学特性を予測することが可能であることを示しており,計算科学を用いた今後の材料設計において,重要な役割を果たすと考えられる.
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