Atomic simulations of suppression of cracks in twins of Ti
Project/Area Number |
19K23570
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Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
0401:Materials engineering, chemical engineering, and related fields
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Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
Principal Investigator |
Miyazawa Naoki 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (40847787)
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Project Period (FY) |
2019-08-30 – 2021-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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Keywords | 分子動力学 / 第一原理計算 / チタン / 双晶 / 粒界 / チタン合金 / 分子動力学計算 |
Outline of Research at the Start |
α-Ti合金における室温プレス成形性の向上に向けて、微量添加元素による双晶界面のクラック抑制機構を探る。α-Tiは高比強度、耐食性、生体適合性に優れ、構造材料から生体材料まで幅広い分野で利用されているが、難プレス成形材であることが問題となっている。これはα-Tiで形成される双晶界面においてクラックが生じることが一因であることが挙げられる。そこで本研究では、分子動力学計算による転位と双晶の相互作用の解析及び第一原理計算による双晶界面の破壊耐性の解析を行う。これら原子論と電子論の結果を比較考慮することで、単独の計算では解明し得ないクラック抑制メカニズムを明らかにすることを目指す。
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Outline of Final Research Achievements |
The effect of oxygen on the strength of twins and grain boundaries in Ti was studied using molecular dynamics simulation. In addition, to investigate various kinds of additional elements, the effect of segregated atoms on the strength of twist grain boundaries in Mg was investigated. The results showed that segregated elements enhanced the strength of boundaries when they segregate at the boundary and in high concentration. On the other hand, dislocations can easily transmit across boundaries when additional atoms segregated non-boundary sites or low concentration. In this case, the boundary strength was not enhanced. The results of molecular dynamics simulation was compared with first-principles calculation. As a result, the strength of boundaries was increased when solutes and matrix atoms formed covalent-like bonds.
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Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
これまで分子動力学法を用いてチタンの界面強度に及ぼす固溶元素の影響を調べた研究は限られていた.従来の研究では第一原理計算を用いて固溶原子の静的な電子状態を調査した研究が主であり,転位と双晶の相互作用のような動的な解析についてはほとんど行われてこなかった.本研究では置換型元素である酸素の強化機構が置換型元素と大きく異なることを明らかにしたことに学術的な意義がある.また第一原理計算と比較することで電子状態と転位の運動論を結び付けたことは材料設計における電子論の有用性を示したと言え、社会的にも意義があると考えられる.
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Report
(3 results)
Research Products
(4 results)