2023 Fiscal Year Annual Research Report
Control of grain boundary segregation in ferrous alloys using interaction between solute elements
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21K14433
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
張 咏ジエ 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (40793740)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 粒界偏析 / 鉄鋼材料 / 合金元素 / 溶質元素間相互作用 / アトムプローブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多結晶金属材料の粒界に溶質元素が偏析すると、粒界強度や腐食挙動など材料の諸性質が大きく変化するため、粒界偏析の制御は材質の向上に極めて重要である。本研究では、最も重要な構造材料である鉄合金におけるCの粒界偏析に着目し、粒界性格の影響を考慮した上でＣの偏析挙動を系統的に調査する。本年度には、昨年度に作製したFe-40massppmC二元合金を600℃, 24h長時間焼鈍して、Cを粒界に平衡偏析させた後、EBSDとFIBを用いて粒界方位差と面測定に基づき粒界性格を評価したうえ、異なる粒界におけるC偏析量を三次元アトムプローブにより測定した。Σ3(111)などの対応粒界よりも、ランダム粒界におけるC偏析量が高いことを確認した。また、分子静力学法によりΣ3(111)などの対応粒界モデルを作製し、パーシステントホモロジー法を用いて粒界における空隙多面体ユニットを抽出し、第一原理計算により各種多面体におけるCの偏析エネルギーを評価した。粒界空隙ユニットのトポロジー情報は、そのサイトにおけるCの粒界偏析エネルギーと良い相関があることが明らかとなった。さらに、隣接した粒界空隙ユニットに複数のC原子を入れて第一原理計算を行うことにより、C-C間にある反発的相互作用が働くことによりCの偏析エネルギーが低下することが見られた。昨年度までの実験調査で得られたC-Cの反発的相互作用の結果とよく一致する結果であった。
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Research Products
(4 results)
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[Presentation] Pearlite Growth Kinetics in Fe-C-Mn Alloys2023
Author(s)
Yongjie Zhang, Takemasa Umeda, Satoshi Morooka, Stefanus Harjo, Goro Miyamoto, Tadashi Furuhara
Organizer
The 12th International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials Processing, Fabrication, Properties, Applications
Int'l Joint Research / Invited
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