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合金材料中の析出メカニズム解明のための時間拡張モデリング手法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 17J00073
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関大阪大学

研究代表者

新里 秀平  大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード時間拡張モデリング / 析出現象 / 原子モデリング / 固溶原子 / 金属間化合物
研究実績の概要

本研究課題では,原子スケールの空間解像度を保ちつつ,長時間プロセスを追うことのできる普遍的な時間拡張モデリング手法を確立するために,Diffusive Molecular Dynamics (DMD)法を2種以上の元素が混在した多元合金材料へと拡張し,その析出現象への有効性を示すことを目的とする.本年度はDMD法を用いてニッケル-アルミニウム(Ni-Al)合金中の転位周囲でのAl偏析過程の解析を行なった.その結果,5%程度までの低濃度では転位の周囲においてAl原子の偏析が生じることを確認した.また,5%以上の濃度ではさらに,部分転位の転位芯近傍からNi原子とAl原子が規則的に配置されたL12規則構造が析出し成長する様子が観察された.これは,前年度に検証した状態図における規則相と固溶体相の境界によく一致している.
さらに,これらのDMD法を用いた析出解析に基づき得られたAl原子濃度分布をもとにNi母相中にAl原子を配置し,パイエルス応力を算出した.比較のため,原子を無作為にAl原子に置換したランダム固溶体モデルでもパイエルス応力を算出した.その結果,DMD法により得られた濃度分布に基づくモデルではランダム固溶体モデルと比べ高い応力を示した.これは,転位周囲でのAl原子の偏析,規則相の析出による局所的な組成の変化がパイエルス応力に大きな影響を与えることを示している.このように,DMD法を用いることで原子拡散の時間スケールで進行する析出過程を予測し,局所合金組成の変化とそれによる転位挙動の変化の獲得が可能であることを示した.

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] マサチューセッツ工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] マサチューセッツ工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] An atomistically informed kinetic Monte Carlo model for predicting solid solution strengthening of body-centered cubic alloys2019

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Shinzato, Masato Wakeda, Shigenobu Ogata
    • 雑誌名

      International Journal of Plasticity

      巻: 印刷中 ページ: 319-337

    • DOI

      10.1016/j.ijplas.2019.03.004

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ケモメカニカルポテンシャルに基づく拡散方程式を用いたナノワイヤ中の格子間原子拡散シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      新里秀平,糟谷瑛,尾方成信
    • 雑誌名

      材料

      巻: 67 号: 2 ページ: 263-268

    • DOI

      10.2472/jsms.67.263

    • NAID

      130006386376

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] kinetic Monte Carloモデルを用いた鉄基合金の固溶体効果の非経験的予測2018

    • 著者名/発表者名
      新里秀平, 譯田真人, 尾方成信
    • 学会等名
      日本材料学会第3回マルチスケール材料力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] kinetic Monte Carloモデルを用いた転位運動解析に基づく鉄基合金の固溶体効果の非経験的予測2018

    • 著者名/発表者名
      新里秀平, 譯田真人, 尾方成信
    • 学会等名
      日本金属学会2018年秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] kinetic Monte Carlo study on solid solution strengthening of BCC Fe-based alloys2018

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Shinzato, Masato Wakeda, Shigenobu Ogata
    • 学会等名
      International symposium on atomistic process of crystal plasticity
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of solute effect on the yield strength of Fe-based dilute alloy using atomistically informed kinetic Monte Carlo method2018

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Shinzato, Masato Wakeda, Shigenobu Ogata
    • 学会等名
      The 9th international conference on multiscale materials modeling
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Substitutional solute atom effect on dislocation motion in BCC iron alloys - An atomistically informed kinetic Monte Carlo study2018

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Shinzato, Masato Wakeda, Shigenobu Ogata
    • 学会等名
      2018 Material Research Society fall meeting & exhibit
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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