2012 Fiscal Year Annual Research Report
フェーズフィールド法によるＬＰＳＯ型マグネシウム合金の強化機構の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Materials Science of synchronized LPSO structure -Innovative Development of Next-Generation Lightweight Structural Materials- |
|---|
| Project/Area Number |
24109504
|
|---|
| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
高木 知弘 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 准教授 (50294260)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
|
| Keywords | LPSO型マグネシウム合金 / 数値シミュレーション / フェーズフィールド法 / 有限要素法 / 動的再結晶 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
LPSO型マグネシウム合金は，塑性加工時のα-Mg相の動的再結晶による組織微細化と，LPSO 相のキンクバンド形成によって強化される．この2つの強化機構のうち，平成24年度は動的再結晶に関する研究を進めた．ここで，有限要素法による応力評価法とフェーズフィールド法による粒成長モデルを連成させる動的再結晶モデルを構築し，数値シミュレーションによる動的再結晶強化機構の解明に迫ることを目的とし，次の二つのモデルの構築に努めた．一つは，力学的特性評価と材料微視組織評価を独立して行い両者を連成させるマルチスケールモデル．もう一つは，結晶塑性有限要素法とフェーズフィールド法をダイナミックに連成させるモデルである．
前者のマルチスケールモデルの構築においては，動的再結晶微視組織の評価をマルチフェーズフィールド法により，巨視的力学特性の評価を弾塑性大変形有限要素法により行うモデルの構築を行った．マルチフェーズフィールド法は差分法を用いて解き，この計算領域は巨視的力学特性を評価するための有限要素全てに対して準備する．この際，微視組織評価において真応力と真ひずみの勾配を評価し巨視的力学場評価で用い，また，巨視的力学場において求めたひずみ速度を微視組織評価で用いた．
後者の結晶塑性有限要素法とフェーズフィールド法を連成させるモデルの構築は，前者のモデルより更に詳細な力学場と組織の相互作用解明と，動的再結晶粒の核生成まで評価することを目的としている．本モデルの構築においては，有限要素計算とフェーズフィールド方程式を解く数値格子の大きさが異なるため，この間の関係を如何に表現するかがまだ解決しておらず，現在作業を進行中である．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
「研究実績の概要」で述べたように，今年度は動的再結晶に注目し，力学的特性評価と材料微視組織評価を独立して行い両者を連成させるマルチスケールモデルと，結晶塑性有限要素法とフェーズフィールド法をダイナミックに連成させるモデルの，二つのモデルの構築を目指し研究を進めた．マルチスケールモデルの構築は順調に進み，本成果は1件の国際会議と1件の国内会議で発表し，現在論文へ投稿中である．後者のモデルの構築は，学会発表や論文投稿にまでは至っていないが，現時点での問題点が解決すれば完了する予定である．現在の研究達成度は以上のような感じであり，おおむね順調であると判断できる．
|
| Strategy for Future Research Activity |
LPSO型マグネシウム合金の2つの強化機構のうち，平成25年度は，キンクバンド形成に関する研究を行う．まず，フェーズフィールド転位動力学モデルを用いたキンクバンド形成モデルを構築する．転位が作り出す応力場の評価には有限要素法を，フェーズフィールド方程式の離散化には差分法を用いる．次に，計算の高速化を行うため，複数GPUを用いたコーディングを行う．シミュレーションでは，転位密度とLPSO相の幅がキンクバンド形成に及ぼす影響を体系的に評価する．また，平成24年度に予定していて達成できなかったα-Mg相とLPSO 相の２相構造における動的再結晶モデルの構築とシミュレーションを行う．硬いLPSO相によって引き起こされるα-Mgの動的再結晶核の生成と成長をマルチフェーズフィールド法で表現し，応力場の評価には結晶塑性有限要素法を用いる．
|
