2014 Fiscal Year Annual Research Report
原子論に基づく材料の有限温度長時間変形の理論体系の創出
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23246025
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
尾方 成信 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20273584)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
君塚 肇 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (60467511)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 粒界 / 運動 / 温度 / 応力 / すべり / 移動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度に至るまで、長時間クリープ変形に関して、粒界拡散、粒内不純物拡散、不純物と転位との相互作用について詳細な解析を実施してきた。また、その結晶粒サイズ依存性などを明らかにしてきたが、有限温度、長時間の多結晶体の変形を考えるにあたっては、粒界移動および粒界すべりなど粒界そのものの振る舞いに関する知見が不可欠である。これらは、結晶粒の形やサイズの時間変化を引き起こし、ひいては多結晶体全体の力学特性の変化をももたらす。そこで本年度は、結晶粒界の移動およびすべりに関する加速分子動力学解析を行って、粒界の有限温度応力下での振る舞いを解析した。具体的には、対称傾角粒界を対象として、粒界に沿ったせん断応力下での様々な温度における粒界の運動を原子レベルで詳細に調べた。その結果、低温高応力下では粒界はすべりと移動がカップリングした運動を呈することがわかった。その一方で、高温低応力下では、粒界での拡散が主として粒界の運動を支配し、その結果として粒界移動とすべりとはデカップリングして独立に発生することがわかった。このように、温度と応力によって粒界の運動が異なることを初めて明らかにした。この知見を変形理論にモデル式の形で導入した。
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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
２６年度に雇用予定であった研究協力者が急遽参画できなくなったため、粒界の運動に関する加速分子動力学解析がやや遅れをとることになった。しかしその一方で、粒界からの転位の放出現象の解析準備が整い、２７年度に向けた準備が思いの外順調に進んだ。これらを総合して、おおむね順調に進んでいると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これらまでに明らかにしてきた内容と、これまでの解析結果を具に検討した結果、粒界からの転位放出現象が、多結晶体の塑性変形を支配する非常に重要事象であることがわかった。また転位放出挙動に関しては、これまで原子レベルの知見は十分に獲得されていないことがわかった。したがって、２７年度は粒界からの転位放出挙動のメカニズムを加速分子動力学法により、エネルギー論、原子論の観点から明らかにし、最終的には、これまでのすべての原子論的知見を総合して、変形理論を完成させる。
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