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Developing models for CALPHAD-type phase diagrams that directly consider the effect of structural point defects

研究課題

研究課題/領域番号 19K15273
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分26010:金属材料物性関連
研究機関東北大学

研究代表者

DAVEY THERESA  東北大学, 工学研究科, 特任助教 (10816987)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードzirconium carbide / CALPHAD / phase diagram / defect ordering / vacancies / short-range ordering / point defects / short range ordering
研究開始時の研究の概要

In order to use thermodynamics-based phase diagram models for materials understanding and design it is necessary to consider the effects of structural defects directly. Recently, high accuracy first principles calculations of defect-related properties have become computationally tractable. This research aims to develop models that can directly include data relating to vacancies, interstitial defects, or bound defects such as Frenkel pairs, within the CALPHAD approach. These models will provide an improved description for materials with properties strongly affected by the presence of defects.

研究成果の概要

状態図は、特定のアプリケーションに適用する材料を設計するために使用され、一般的によく知られた熱力学モデルのセットを使用して作成されます。しかし、多くの構造欠陥が存在する材料には、広く使われているモデルがその特性を正確に取り扱っていません。本研究では、理論計算によって炭化ジルコニウムにおける構造欠陥の挙動の背後にある物理的メカニズムを明らかにし、構造空孔の情報を組み込んだ炭化ジルコニウムの新しい熱力学モデルを開発し、精密な状態図を作成し、この材料系のより正確な情報を提供しました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

The developed models will aid targeted design of highly-specialised materials that will help to realize advanced nuclear and aerospace technologies. These models advance the state-of-the-art of phase diagram accuracy and can also be used in other materials with many structural defects.

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 12件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Vacancy ordering in sub-stoichiometric zirconium carbide: A review2022

    • 著者名/発表者名
      Theresa Davey, Ying Chen
    • 雑誌名

      Int. J. Ceramic Eng. & Sci.

      巻: 2022 号: 3 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1002/ces2.10126

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The effect of oxygen impurities on the stability and structural properties of vacancy-ordered and -disordered ZrCx2022

    • 著者名/発表者名
      Theresa Davey, Ying Chen
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 12 号: 6 ページ: 3198-3198

    • DOI

      10.1039/d1ra07768f

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Stability and structural properties of vacancy-ordered and -disordered ZrC<sub><i>x</i></sub>2021

    • 著者名/発表者名
      Davey Theresa、Suzuki Ken、Miura Hideo、Chen Ying
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 11 号: 52 ページ: 32573-32589

    • DOI

      10.1039/d1ra06362f

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Vacancy ordering in zirconium carbide2022

    • 著者名/発表者名
      Theresa Davey, Ying Chen
    • 学会等名
      第60回セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanism of vacancy ordering in substoichiometric zirconium carbide2022

    • 著者名/発表者名
      Theresa Davey, Ying Chen
    • 学会等名
      46th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites (ICACC2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vacancy ordering in zirconium carbide explored via first-principles calculations and Calphad2022

    • 著者名/発表者名
      Theresa Davey, Ying Chen
    • 学会等名
      TMS Annual Meeting & Exhibition 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical explorations of order-disorder transitions in zirconium carbide for the purpose of assisting synthesis2021

    • 著者名/発表者名
      Theresa Davey, Ying Chen
    • 学会等名
      International Conference on Materials for Humanity (MH 21)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Order-disorder relationships in zirconium carbides2021

    • 著者名/発表者名
      Theresa Davey, Ying Chen
    • 学会等名
      Materials Science and Technology (MS&T 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Long- and short-range vacancy ordering in the carbon-zirconium system2021

    • 著者名/発表者名
      Theresa Davey, Ying Chen
    • 学会等名
      状態図・計算熱力学研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] The effect of oxygen on the vacancy ordering and stability of UHTC transition metal carbides2021

    • 著者名/発表者名
      Theresa Davey, Ying Chen
    • 学会等名
      14th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology (PACRIM 14)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The effect of oxygen impurities on the stability of vacancy-ordered ZrCx2021

    • 著者名/発表者名
      Theresa Davey, Ying Chen
    • 学会等名
      45th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites (ICACC)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vacancies in zirconium carbide2021

    • 著者名/発表者名
      Theresa Davey, Ying Chen
    • 学会等名
      Northern California Section of the American Ceramic Society: Young Professional Seminar Series
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Considering point defects in sub-stoichiometric ZrCx2020

    • 著者名/発表者名
      Theresa Davey, Ying Chen
    • 学会等名
      17th Discussion Meeting on Thermodynamics of Alloys (TOFA)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermodynamic modelling of vacancies in zirconium carbide2020

    • 著者名/発表者名
      Theresa Davey, Ying Chen
    • 学会等名
      Materials Science and Technology (MS&T) Virtual 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct consideration of point defects in CALPHAD modelling of zirconium carbide2020

    • 著者名/発表者名
      Theresa Davey, Ying Chen
    • 学会等名
      44th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites (ICACC)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Direct consideration of vacancies in CALPHAD modelling of zirconium carbide2020

    • 著者名/発表者名
      Theresa Davey, Ying Chen
    • 学会等名
      The Metals, Minerals, and Materials Society Conference (TMS)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural vacancies in CALPHAD modelling of zirconium carbide2019

    • 著者名/発表者名
      Theresa Davey, Ying Chen
    • 学会等名
      13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (PACRIM)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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