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計算科学的手法とマイクロ材料試験によるマグネシウム合金の変形機構解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K06052
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関信州大学

研究代表者

松中 大介  信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (60403151)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードマグネシウム合金 / マイクロピラー圧縮試験 / ナノインデンテーション / 分子動力学法 / 第一原理計算 / 異種原子間ポテンシャル / マグネシウム / マイクロ材料試験
研究成果の概要

第一原理計算や分子動力学法といった電子論的・原子論的な計算科学的手法による解析とナノインデンテーションやマイクロピラー圧縮試験などの微小スケールの実験を実施し,計算と実験の両面から,マグネシウム合金における変形機構を詳細に理解するとともに,それぞれの変形の素過程に対する合金元素の効果を議論した.主要な結果として,マグネシウムの塑性変形において重要な底面すべりや(10-12)双晶に対してY添加が臨界分解せん断応力を増加させることを明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,計算と実験の双方がミクロなスケールを対象として実施されたことで,お互いを連携させて,マグネシウム合金の塑性変形に関する原子レベルでの理解を進めることができた.本研究で得られた各変形機構の原子レベルの挙動や合金元素の効果に関する基礎的な情報は,さらなる高性能マグネシウム合金の開発に貢献すると期待できる.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Molecular Dynamics Study of Influences of Non-Glide Stress on 〈a〉 Slips in Magnesium2020

    • 著者名/発表者名
      So Yoshikawa, Daisuke Matsunaka
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 61 号: 1 ページ: 127-135

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-M2019263

    • NAID

      130007772508

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 年月日
      2020-01-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Defect nucleation from a pre-existing intrinsic I1 stacking fault in magnesium by molecular dynamics simulations2020

    • 著者名/発表者名
      So Yoshikawa, Daisuke Matsunaka
    • 雑誌名

      Computational Materials Science

      巻: 179 ページ: 109644-109644

    • DOI

      10.1016/j.commatsci.2020.109644

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] マグネシウムの破壊挙動に関する分子動力学解析2017

    • 著者名/発表者名
      松中大介,渋谷陽二
    • 雑誌名

      まてりあ

      巻: 56 号: 8 ページ: 493-497

    • DOI

      10.2320/materia.56.493

    • NAID

      130005875792

    • ISSN
      1340-2625, 1884-5843
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] マグネシウムの対称傾角粒界に関する原子論的解析2019

    • 著者名/発表者名
      松中大介,河原克尚
    • 学会等名
      第4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
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ニューラルネットワーク原子間ポテンシャルを用いた分子動力学解析の検討2019

    • 著者名/発表者名
      小細浩輔,藤岡芳弥,吉川創,松中大介
    • 学会等名
      第24回計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Mg合金のマイクロピラー圧縮変形におけるY 元素の効果2019

    • 著者名/発表者名
      松中大介,松井将也,渋谷陽二,染川英俊
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2019材料力学カンファレンス
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 電子・原子論的アプローチによる固体材料の力学挙動の解析2019

    • 著者名/発表者名
      松中大介
    • 学会等名
      第160回機能創成セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular Dynamics Simulation on Defect Nucleation from Pre-existing I1 Stacking Fault in Magnesium2019

    • 著者名/発表者名
      So Yoshikawa, Daisuke Matsunaka
    • 学会等名
      The 7th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] First-principles Calculations of Interfacial Interaction betwenn Carbon Nanotube and Ceramic Surfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Matsunaka, Irfan Dwi Aditya, Yoji Shibutani
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Atomistic and Multiscale Modeling of Mechanics and Multiphysics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] マグネシウムのナノインデンテーションにおける変形挙動の原子論的解析2018

    • 著者名/発表者名
      須藤海志,吉川創,松中大介
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] EAMポテンシャルにおける異種原子間相互作用の検討2018

    • 著者名/発表者名
      松中大介,木村文彦
    • 学会等名
      第23回計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] マグネシウムにおける対称傾角粒界の原子論的評価2018

    • 著者名/発表者名
      河原克尚,松中大介
    • 学会等名
      日本金属学会北陸信越支部日本鉄鋼協会北陸信越支部平成30年度連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ナノインデンテーションにおけるマグネシウムの変形挙動に関するMD解析2018

    • 著者名/発表者名
      須藤海志,松中大介,染川英俊
    • 学会等名
      日本金属学会北陸信越支部日本鉄鋼協会北陸信越支部平成30年度連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Structural stability of long-period stacking ordered magnesium alloys2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Matsunaka, Yoji Shibutani
    • 学会等名
      The 9th International Conference on Multiscale Materials Modeling
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Frist-principles calculations of deformation twins in hexagonal titanium alloys2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Matsunaka, Ryosuke Amano
    • 学会等名
      The 9th International Conference on Multiscale Materials Modeling
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 第一原理計算を用いたMg合金の双晶変形に対するγ表面解析の検討2017

    • 著者名/発表者名
      日高真之介,松中大介
    • 学会等名
      第2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
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] マグネシウムの基本変形に関する応力状態を考慮した分子動力学解析2017

    • 著者名/発表者名
      吉川創,松中大介
    • 学会等名
      第22回計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 合金系のためのEAMポテンシャルパラメータの修正およびクロス項の検討2017

    • 著者名/発表者名
      木村文彦,松中大介
    • 学会等名
      日本機械学会第30回計算力学講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 分子動力学法による多軸応力下でのマグネシウム合金の変形挙動解析2017

    • 著者名/発表者名
      松中大介,渋谷陽二
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2017材料力学カンファレンス
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Incipient plastic deformation in indentation behavior of magnesium2017

    • 著者名/発表者名
      S. Hidaka, D. Matsunaka, and H. Somekawa
    • 学会等名
      NIMS WEEK 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 信州大学工学部機械システム工学科計算材料科学研究室

    • URL

      https://www.shinshu-u.ac.jp/faculty/engineering/department/mech/laboratories/u/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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