2013 Fiscal Year Research-status Report
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25630266
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
垂水 竜一 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30362643)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 格子欠陥 / ゲージ理論 / 転位組織 / 応力場 |
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| Research Abstract |
転位組織の予測問題は金属材料学における最も重要な研究課題の一つであるが，未だ解決の糸口が掴めていない難題である．一方，格子欠陥のゲージ理論は応用数学分野において著しい進歩を遂げた最先端の理論であるが，これは金属材料中の転位組織予測問題には応用されていない．そこで本研究では，格子欠陥のゲージ理論を用いることで，金属材料中に形成される転位組織を半定量的に予測することを研究目標とする．
研究の初年度となる平成25年度は，らせん転位間に生じる弾性相互作用力をピーチ・ケラー力として導出し，これを基に，らせん転位群が形成する組織形成過程をモンテカルロ法を基にシミュレートした．その結果，らせん転位はすべり面状に沿った直線状のパターンを形成することを明らかとした．この結果は，微視的な転位芯の応力場が巨視的な転位組織へとマルチスケールに寄与することを示唆している．
同様に，刃状転位間に生じるピーチ・ケラー力も数値積分によって導出し，これを基に二次元刃状転位群の作る転位組織の形成過程をモンテカルロ法でシミュレートした．その結果，同符号の刃状が上下に整列した小傾角粒界の形成が確認され，またそのセル間隔はシミュレーションを行った温度によらずほぼ一定であることが明らかとなった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
刃状転位とらせん転位を対象としたピーチケラーポテンシャルはともに導出することに成功し，今年度の当初研究予定は完全に達成することができた．さらに，次年度に実施予定であった転位組織形成過程シミュレーションについても，その足がかりとなるモンテカルロ計算プログラムを刃状転位とらせん転位の双方について完成させた．加えて，離散転位動力学法に基づいた転位組織シミュレーションプログラムもらせん転位については完成させている．これは当初の予定を上回る研究達成度と言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
前述の通り，昨年度の研究によって既に転位組織形成シミュレーションが可能となっている．そこで今後は，このシミュレーションプログラムを用いることで，様々な温度・応力環境下における転位組織の形成過程を解析する予定である．また，得られた転位組織の特徴を定量的に評価するため，シミュレーションによって得られた転位密度分布のフーリエスペクトルを求める新しい解析方法についても研究に取り組む予定である．また，これらの結果を基にして，既存のシミュレーション結果や実験結果との比較・検証を行う．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
昨年度は学会等の参加回数が当初予定よりも少なかったため旅費の執行が当初予定額よりも少なく，次年度への繰り越しに至った．
この繰越金は，本来は旅費としての使用を目的としているため，その目的は維持し，今年度は旅費として執行するよていである．
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