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計算科学的手法による相変態の研究法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 09242105
研究種目

重点領域研究

配分区分補助金
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

宮崎 亨  名古屋工業大学, 工学部, 副学長 (70024213)

研究分担者 太田 隆夫  広島大学, 理学部, 教授 (50127990)
毛利 哲夫  北海道大学, 工学部, 教授 (20182157)
研究期間 (年度) 1997 – 1999
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
62,400千円 (直接経費: 62,400千円)
1999年度: 11,000千円 (直接経費: 11,000千円)
1998年度: 29,200千円 (直接経費: 29,200千円)
1997年度: 22,200千円 (直接経費: 22,200千円)
キーワード非線形 / 相変態 / 相分解 / 拡散方程式 / クラスター変分法 / 界面方程式 / パターン形成 / 分岐
研究概要

本研究は、第一原理計算による相変態機構の解明、非線形発展方程式による組織形成過程の研究と材料設計への応用、および相変態ミクロ機構とマクロ組織との関連性の追究から、相変態の本質を探ることを目的とするものである。今年度の成果は以下のようである。
1)非線形発展方程式に基づく組織形成過程の解析(宮崎)
平衡状態図に関する熱力学的データが既知である以下の合金(Al-Zn,Cu-Co,Fe-Mo,Fe-Al-Co,Fe-Cr,各種III-V族混晶半導体 等)の相分解の時間発展過程を実験的に調べると同時に、これら合金系の相分解過程に対して、Phase-Field法に基づき計算機シミュレーションを行った。実験と計算との比較から、本計算手法が実験データを定量的に再現できることが明らかになった。
2)相変態における臨界挙動の計算(毛利)
クラスター変分法と経路確率法を用いて規則-不規則変態点近傍におけるsusceptibilityと緩和時間の計算を行い次の結論を得た。一次変態の場合、susceptibilityはスビノーダル・ディスオーダリングの温度に向かって発散する。二次変態の臨界点において臨界減速現象が知られているが、一次変態でも同様な現象が発生することが経路確率法を用いて示された。これは上述のsusceptibilityの発散つまり自由エネルギー曲面の平坦化による駆動力の消失から説明できる。
3)マルテンサイト変態におけるゴム弾性的挙動の理論(太田)
秩序変数の他にそれと相互作用する遅い変数を導入することにより、マルテンサイト相における時効効果が定量的に説明できることが示された。フェイズフィールド的発展方程式から、ツイン境界の運動に着目して応力と歪みに対する構成方程式を導出し、これを解析することにより、時効に伴う応力歪み曲線の変化や振動数依存性を解析した。

報告書

(4件)
  • 2000 研究成果報告書概要
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (105件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (105件)

  • [文献書誌] 宮崎亨: "計算組織学に関する最近の発展と将来展望"日本金属学会会報「まてりあ」. 36. 854-857 (1997)

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  • [文献書誌] 戸田佳明: "組織自由エネルギー理論に基づくNb-Zr合金の熱処理組織変化の新しい解析法"熱処理. 37. 36-41 (1997)

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  • [文献書誌] A.M.Mebed: "Computer Simulation of A2/B2 Second-Order Phase Transition Based upon the Khachaturyan"J.Mater.Sci.. 32. 5797-5804 (1997)

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  • [文献書誌] T.Miyazaki: "Computer Simulations of Pattern Formation in Thermodynamically Driven Microstructure Based on a Discrete Type Non-linear Diffusion Equation."Proc.of Australiasia-Pacific Forum on Intelligent Processing & Manufacturing of Materials(IPMM'97). 724-730 (1997)

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  • [文献書誌] T.Miyazaki: "Experimental and Theoretical Investigations on Phase Diagram of Fe-base Ternary Ordering Alloys."J.Chem.Phys.. 94. 844-848 (1997)

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  • [文献書誌] T.Miyazaki: "Computational Investigations on the Microstructure Formation in Metallic Materials Based upon the Phase Field Method"The Third Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM 3). 1225-1232 (1998)

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  • [文献書誌] A.M.Mebed: "Computer Simulation and Experimental Investigation of the Spinodal Decomposition in the β Ti-Cr Binary Alloy System."Metall.Mater.Trans.A. 29A. 739-749 (1998)

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  • [文献書誌] T.Koyama: "Computer Simulation of Phase Decomposition in Two Dimensions Based on a Discrete Type Non-linear-Diffusion Equation"Materials Trans.JIM. 39. 169-178 (1998)

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  • [文献書誌] 小林千悟: "組織形成に及ぼす組成傾斜の影響-エネルギー論、速度論的定量評価-"日本金属学会誌. 62. 648-652 (1998)

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  • [文献書誌] Y.Toda: "An Analysis of the Phase Decomposition in Nb-Zr Alloy Based on the System Free Energy Theory"Mater.Sci. & Eng.A. 255. 90-97 (1998)

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  • [文献書誌] 戸田佳昭: "亜共析鋼のフェライト・パーライト変態に対する組織自由エネルギー理論の応用"鉄と鋼. 84. 32-37 (1998)

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  • [文献書誌] 中川英樹: "マルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼の組織および機械的性質に及ぼす残留オーステナオト量の影響"鉄と鋼. 84. 363-368 (1998)

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  • [文献書誌] T.Kozakai: "Phase Separation and Phase Diagram in the Fe-Ge-V Ordered Alloys"Z.Metallkunde. 90. 44-49 (1999)

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  • [文献書誌] T.Kozakai: "Phase Equilibria in the Fe-Al-Co Ternary System at 923K"Z.Metallkunde. 90. 261-266 (1999)

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  • [文献書誌] H.Nakagawa: "Effect of Retained Austenite on the Microstructure and Mechanical Properties of Martensitic Precipitation Hardening Stainless Steel"J.Mater.Sci.. 34. 3901-3908 (1999)

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  • [文献書誌] 中川英樹: "マルテンサイト系ステンレス鋼におけるMs点予測モデルの妥当性に関する実験的検証"鉄と鋼. 85. 249-254 (1999)

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  • [文献書誌] 戸田佳昭: "Nb-Zr合金の相分解に及ぼす弾性拘束の影響"日本金属学会誌. 63. 422-428 (1999)

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  • [文献書誌] T.Miyazaki: "Determination of the Critical Nucleus size of Precipitates Using the Macroscopic Composition Gradient Method"Metal.Mater.Trans.A. 30A. 2783-2789 (1999)

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  • [文献書誌] 小山敏幸: "Phase-field法による相分解組織形成の計算機シミュレーション"日本金属学会会報「まてりあ」. 38. 624-628 (1999)

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  • [文献書誌] A.M.Mebed: "A New Concept of the A2/B2 Phase Transformations Based upon Recent Experimental Investigations"Proc.of the International Conference on Solid-Solid Phase Transformation '99(JIMIS-3). 61-64 (1999)

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  • [文献書誌] T Miyazaki: "A New Evaluation Method of Phase Decomposition by Utilizing the Macroscopic Composition Gradient in Alloys"Proc.of the International Conference on Solid-Solid Phase Transformation '99(JIMIS-3). 15-22 (1999)

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  • [文献書誌] Y.Toda: "Analysis of Phase Decomposition During Annealing in the Nb-Zr System Using the System Free Energy Theory"Proc.of the International Conference on Solid-Solid Phase Transformation '99(JIMIS-3). 245-248 (1999)

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  • [文献書誌] T.Koyama: "Computer Simulation of the Phase Decomposition in Real Alloy Systems Based on the Phase Field Method"Proc.of the International Conference on Solid-Solid Phase Transformation '99(JIMIS-3). 733-736 (1999)

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  • [文献書誌] T.Kozakai: "Phase Equilibrium in the Fe-Co side of Fe-Ge-Co Ternary Ordering System"Proc.of the International Conference on Solid-Solid Phase Transformation '99(JIMIS-3). 705-708 (1999)

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  • [文献書誌] T.Honma: "Gruneisen Parameters in Intermetallic Compounds NiAl and Ni_3Al"Proc.1998 Intern.Symp.Adv.Energy Tech., CARET Hokkaido Univ., Sapporo. 699-704 (1998)

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  • [文献書誌] T.Mohri: "Configurational Kinetics Studied by PPM"Properties of Complex Inorganic Solids, ed. by Gonis et al., Plenum Press, New York. 83-94 (1997)

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  • [文献書誌] T.Mohri: "Configurational Kinetics for Disorder-L12 Transition Studied by the Path Probability Method"J.Alloys and Compounds. 247. 98-103 (1997)

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  • [文献書誌] T.Mohri: "Anomalies of Electrical Resistivity Studieed by CVM and PPM"Proc.The Third Pacific Rim Intn'l Conf.on Advanced Materials and Processing Ed.M.A. Imam et al.. 1. 337-345 (1998)

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  • [文献書誌] T.Mohri: "Two Distinctive Relaxation Times Leading to Kinetic Behavior in Configurational Relaxation Process"Mat.Trans., JIM. 39. 154-158 (1998)

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  • [文献書誌] T.Mohri: "Configurational Thermodynamics and Kinetics Studied by Cluster Variation and Path Probability Method."Proc.of the International Conference on Solid-Solid Phase Transformation '99(JIMIS-3). 669-672 (1999)

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  • [文献書誌] M.Motoyama: "The Morphology of Phase-Separating Binary Mixtures with Chemical Reactions"J.Phys.Soc.Jpn. 66. 2715-2722 (1997)

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  • [文献書誌] B.Bhagavatula: "Non-Equilibrium Interface Equations : An Application to Thermo-Capillary Motion in Binary Systems"J.Stat.Phys.. 88. 1013-1020 (1997)

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  • [文献書誌] T.Ohta: "Interface Dynamics for Layered Structures"Phys.Rev.E. 56. 6548-6555 (1997)

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  • [文献書誌] N.Matsushita: "Kinetics of square-hexagonal tansformation in periodic domain structures"J.Phys.Soc.Jpn.. 67. 1973-1980 (1998)

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  • [文献書誌] T.Ohta: "Theory of martensite aging in shape memory alloys"J.Phys.Soc.Jpn. 68. 2310-2316 (1999)

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  • [文献書誌] 菊池良一,毛利哲雄 共著: "クラスター変分法[材料物性論への応用]"森北出版(株). 179 (1997)

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  • [文献書誌] 太田隆夫: "界面ダイナミクスの数理"(株)日本評論社. 107 (1997)

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  • [文献書誌] T.Miyazaki: "Recent Developments and the Future for the Computer Simulation of Structural Transformation"Bulletin of Japan Inst. Metals. vol.36. 854-857 (1997)

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  • [文献書誌] Y.Toda: "New Analytical Method for the Microstructure Formation of Nb-Zr Alloys Based on the Theory of Syetm Free Energy"J.Japan Soc. for Heat Treatment. vol.37. 36-41 (1997)

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  • [文献書誌] A.M.Mebed: "Computer Simulation of A2/B2 Second-Order Phase Transition Based upon the Khachaturyan Diffusion Equation"J.Mater.Sci.. vol.32. 5797-5804 (1997)

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  • [文献書誌] T.Miyazaki: "Computer Simulations of Pattern Formation in Thermodynamically Driven Microstructure Based on a Discrete Type Non-linear Diffusion Equation"Proc. of Australiasia-Pacific Forum on Intelligent Processing & Manufacturing of Materials (IPMM'97). 724-730 (1997)

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  • [文献書誌] T.Miyazaki: "Experimental and Theoretical Investigations on Phase Diagram of Fe-base Ternary Ordering Alloys"J.Chem.Phys.. vol.94. 844-848 (1997)

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  • [文献書誌] T.Miyazaki: "Computational Investigations on the Microstructure Formation in Metallic Materials Based upon the Phase Field Method"The Third Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM 3). 1225-1232 (1998)

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  • [文献書誌] A.M.Mebed: "Computer Simulation and Experimental Investigation of the Spinodal Decomposition in the β Ti-Cr Binary Alloy System"Metall.Mater.Trans.. Vol.29A. 739-749 (1998)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Koyama: "Computer Simulation of Phase Decomposition in Two Dimensions Based on a Discrete Type Non-linear Diffusion Equation"Materials Trans. JIM. vol.39. 169-178 (1998)

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  • [文献書誌] S.Kobayashi: "Influence of Macroscopic Composition Gradient on Microstructure Formation-Quantitative Evaluation by Energetic and Kinetic Analysis"J.Japan Inst. Matals. vol.62. 648-652 (1998)

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  • [文献書誌] Y.Toda: "An Analysis of the Phase Decomposition in Nb-Zr Alloy Based on the System Free Energy Theory"Mater.Sci.& Eng.A. vol255. 90-97 (1998)

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  • [文献書誌] Y.Toda: "An Application of the System Free Energy Theory to the Ferrite/Pearlite Transformation in Hypo-eutectoid Steel"Tetsu to Hagane. vol.84. 32-37 (1998)

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  • [文献書誌] H.Nakagawa: "Effect of the Amount of Retained Austenite on the Microstructures and Mechanical Properties of a Precipitation Hardening Martensitic Stainless Steel"Tetsu to Hagane. Vol.84. 363-368 (1998)

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  • [文献書誌] T.Kozakai: "Phase Separation and Phase Diagram in the Fe-Ge-V Ordered Alloys"Z.Metallkunde. Vol.90. 44-49 (1999)

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  • [文献書誌] T.Kozakai: "Phase Equilibria in the Fe-Al-Co Ternary System at 923K"Z.Metallkunde. Vol.90. 261-266 (1999)

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  • [文献書誌] H.Nakagawa: "Effect of Retained Austenite on the Microstructure and Mechanical Properties of Martensitic Precipitation Hardening Stainless Steel"J.Mater.Sci.. Vol.34. 3901-3908 (1999)

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  • [文献書誌] H.Nakagawa: "Experimental Examination of the Validity of the Model for Predicting Ms Temperature for Martensitic Stainless Steels"Tetsu to Hagane. Vol.85. 249-254 (1999)

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  • [文献書誌] Y.Toda: "Effect of Elastic Constraint on Phase Decomposition in Nb-Zr Alloys"J.Japan Inst. Matals. Vol.63. 422-428 (1999)

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  • [文献書誌] T.Miyazaki: "Determination of the Critical Nucleus size of Precipitates Using the Macroscopic Composition Gradient Method"Metal.Mater.Trans.A. Vol.30A. 2783-2789 (1999)

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  • [文献書誌] T.Koyama: "Computer Simulation of the Microstructure Changes Based on the Phase-field Method"Bulletin of Japan Inst.Metals. Vol.38. 624-628 (1999)

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  • [文献書誌] A.M.Mebed: "A New Concept of the A2/B2 Phase Transformations Based upon Recent Experimental Investigations"Proc. of the International Conference on Solid-Solid Phase Transformation '99(JIMIS-3). 61-64 (1999)

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  • [文献書誌] T Miyazaki: "A New Evaluation Method of Phase Decomposition by Utilizing the Macroscopic Composition Gradient in Alloys"Proc. of the International Conference on Solid-Solid Phase Transformation '99(JIMIS-3). 15-22 (1999)

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  • [文献書誌] Y.Toda: "Analysis of Phase Decomposition During Annealing in the Nb-Zr System Using the System Free Energy Theory"Proc. of the International Conference on Solid-Solid Phase Transformation '99(JIMIS-3). 245-248 (1999)

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  • [文献書誌] T.Koyama: "Computer Simulation of the Phase Decomposition in Real Alloy Systems Based on the Phase Field Method"Proc. of the International Conference on Solid-Solid Phase Transformation '99(JIMIS-3). 733-736 (1999)

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  • [文献書誌] H.Nakagawa: "Empirical Examination of the Validity for Martensitic Stainless Steels of the Model for Predicting Ms Temperature"Proc. of the International Conference on Solid-Solid Phase Transformation '99(JIMIS-3). 883-886 (1999)

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  • [文献書誌] T.Kozakai: "Phase Equilibrium in the Fe-Co side of Fe-Ge-Co Ternary Ordering System"Proc. of the International Conference on Solid-Solid Phase Transformation '99(JIMIS-3). 705-708 (1999)

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  • [文献書誌] T.Mohri: "Configurational Kinetics for Disorder-L12 Transition Studied by the Path Probability Method"J.Alloys and Compounds. Vol.247. 98-103 (1997)

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  • [文献書誌] T.Mohri: "Configurational Kinetics Studied by PPM"Properties of Complex Inorganic Solids, ed.by Gonis et al., Plenum Press, New York. 83-94 (1997)

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  • [文献書誌] T.Mohri: "Anomalies of Electrical Resistivity Studieed by CVM and PPM"Proc. The Third Pacific Rim Intn'l Conf. on Advanced Materials and Processing Ed.M.A.Imam et al.. Vol.1. 337-345 (1998)

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  • [文献書誌] T.Honma: "Gruneisen Parameters in Intermetallic Compounds NiAl and Ni3Al"Proc. 1998 Intern.Symp.Adv.Energy Tech., CARET Hokkaido Univ., Sapporo. 699-704 (1998)

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  • [文献書誌] T.Mohri: "Configurational Thermodynamics and Kinetics Studied by Cluster Variation and Path Probability Method."Proc. of the International Conference on Solid-Solid Phase Transformation '99(JIMIS-3). 669-672 (1999)

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  • [文献書誌] T.Ohta: "Interface Dynamics for Layered Structures"Phys.Rev.. Vol.E56. 6548-6555 (1997)

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  • [文献書誌] B.Bhagavatula: "Non-Equilibrium Interface Equations : An Application to Thermo-Capillary Motion in Binary Systems"J.Stat.Phys.. Vol.88. 1013-1020 (1997)

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  • [文献書誌] M.Motoyama: "The Morphology of Phase-Separating Binary Mixtures with Chemical Reactions"J.Phys.Soc.Jpn. Vol.66. 2715-2722 (1997)

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  • [文献書誌] N.Matsushita: "Kinetics of square-hexagonal tansformation in periodic domain structures"J.Phys.Soc.Jpn.. Vol.67. 1973-1980 (1998)

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  • [文献書誌] H. Nakagawa: "Effect of Retained Austenite on the Microstructure and Mechanical Properties of Martensitic Precipitation Hardening Stainless Steel": J. Mater. Sci.. 34. 3901-3908 (1999)

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  • [文献書誌] T. Miyazaki: "Determination of the Critical Nucleus size of Precipitates Using the Macroscopic Composition Grandient Method"Metal. Mater. Trans. A. 30A. 2783-2789 (1999)

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  • [文献書誌] T. Koyama: "Computer Simulation of the Phase Decomposition in Real Alloy Systems Based on the Phase Field Method"Proc. of the International Conference on Solid-Solid Phase Transformation '99 (JIMIS-3). 733-736 (1999)

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  • [文献書誌] T. Kozakai: "Phase Equilibrium in the Fe-Co side of Fe-Ge-Co Ternary Ordering System"Proc. of the International Conference on Solid-Solid Phase Transformation '99 (JIMIS-3). 705-708 (1999)

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  • [文献書誌] T.Miyazaki: "Computational Investigations on the Microstructure Formation in Metallic Materials Based upon the Phase Field Method." The Third Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing(PRICM3). 1225-1232 (1998)

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  • [文献書誌] A.M.Mebed: "Computer Simulation and Experimental Investigation of the Spinodal Decomposition in the β Ti-Cr Binary Alloy System." Metall.Mater.Trans.29A. 739-749 (1998)

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  • [文献書誌] A.M.Mebed: "Computer Simulation of A2/B2 Second-Order Phase Transition Based upon the Khachaturyan Diffusion Equation." J.Mater.Sci.32. 5797-5804 (1997)

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  • [文献書誌] T.Miyazaki: "Computer Simulations of Pattern Fonmation in Thermodynamically.Driven Microstnicture Based on a Discrete Type Non-linear Diffusion Equation" Proc.of Australiasia-Pacific Forum on Intelligent Processing&Manuracturing of Materals(IPMM'97). 724-730 (1997)

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  • [文献書誌] T.Koyama: "Computer Simulation of Phase Decomposition in Two Dimensions Based on a Discrete Type Non-linear Diffusion Equation" Materials Trans.JIM. 39. 169-178 (1998)

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2019-02-15  

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