| 研究課題/領域番号 |
19H02415
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26010:金属材料物性関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
澁田 靖 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90401124)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2019年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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| キーワード | 金属物性 / 時間加速分子動力学 / メタダイナミクス / 非平衡界面物性 / 自由エネルギー曲面探索 / スローダイナミクス / 分子動力学 / 時間加速化 / 固相拡散 / ハイパーダイナミクス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では合金組織のさらなる高精度制御に向けて，時間スケールの限界から現行のMD法では到達不可能な組織形成に係るスローダイナミクス現象の原子論的描像を明らかにすることを目的とする．具体的には，Hyperdynamicsを基にした時間加速化MD法を導入し，粒界偏析や時効硬化など固相拡散に由来する動的現象の全原子解析を試みる．純物質を想定したモデル系のみならず実用合金の典型例も取り扱い，加速化MDの有用性を金属材料学的視点から確立する．これらの知見を俯瞰的に統合し，原子スケール計算研究に立脚した合金組織高精度制御実現を目指す．
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| 研究成果の概要 |
分子動力学シミュレーションの加速化手法の一つであるCollected Variable driven Hyperdynamics(CVHD)法をを拡張し，本研究において新たな仮想原子加速手法を開発した．これにより侵入型固溶体(Fe-C)のみならず置換型固溶体(Fe-Cr)の溶質拡散の時間加速を実現した．さらにメタダイナミクスによる自由エネルギー曲面探索法を応用し，液相の定義をすることなく非平衡界面(融点以外)の固液界面エネルギー算出手法を新たに開発した．この手法を用いて純鉄固液界面エネルギーの温度依存性を検討し，過冷温度の増加につれ界面エネルギーも増加することを明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究において新たに開発した，数値シミュレーションに基づく非平衡温度下における界面物性温度依存性導出手法は，実験的に計測が困難な高温物性値の理解を可能にし，材料組織予測技術の高精度化に貢献できる．また数値シミュレーションに基づく材料組織学の新たな学理発展が期待される．
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