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Regulation of short-range order and its influence on the multiscale mechanical behaviors in high entropy alloys

研究課題

研究課題/領域番号 21K03766
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分18010:材料力学および機械材料関連
研究機関東北大学

研究代表者

魏 代修  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20785810)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2022年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021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High entropy alloys / Mechanical properties / Plasticity / Short range order / Crystal defects / High entropy alloy / Mechanical property / Microstructure
研究開始時の研究の概要

The short-range order and its impact on plasticity of high entropy alloys are unclarified. The applicant aims to reveal the principles and kinetics by a combined methodology of ab initio calculation, Monte Carlo simulation, and experiments. It provides guidelines for manipulating their properties.

研究実績の概要

High-entropy alloys (HEAs) containing multiple principal metallic elements have extended the compositional space of alloys. We show that the realm of possibilities can be further expanded through substituting the constituent metals with metalloids, which are desirable for tailoring strength/ductility because they have chemical interactions and atomic sizes distinctly different from the host metallic elements. The mechanical properties can be further optimized by tuning the pre-strain-induced crystal defects. This strategy enables an unusual synergy of high tensile strength and extraordinary ductility for these single-phase alloys, which sheds lights on the development of high-performance metallic materials.

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (29件) (うち国際共著 17件、 査読あり 19件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Ruhr-Universitaet Bochum(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Shanghai Jiao Tong University(中国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] POSTEC(韓国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Royal Institute of Technology(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] KTH Royal Institute of Technology(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Shanghai Jiao Tong University/Hunan University(中国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Achieving superb strength in single-phase FCC alloys via maximizing volume misfit2023

    • 著者名/発表者名
      Li Zhongtao、Ma Shihua、Zhao Shijun、Zhang Weidong、Peng Fei、Li Qian、Yang Tao、Wu Chia-Yi、Wei Daixiu、Chou Yi-Chia、Liaw Peter K.、Gao Yanfei、Wu Zhenggang
    • 雑誌名

      Materials Today

      巻: 63 ページ: 108-119

    • DOI

      10.1016/j.mattod.2023.02.012

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Manipulation of precipitation and mechanical properties of precipitation-strengthened medium-entropy alloy2023

    • 著者名/発表者名
      Lv Jiwei、Yu Haoyang、Fang Wei、Yin Fuxing、Wei Daixiu
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 222 ページ: 115057-115057

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2022.115057

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Deformation mechanism of a strong and ductile maraging steel investigated using in-situ X-ray synchrotron diffraction2023

    • 著者名/発表者名
      Li Hu、Liu Yong、Zhao Weijiang、Liu Bin、Tominaga Aki、Shobu Takehisa、Wei Daixiu
    • 雑誌名

      International Journal of Plasticity

      巻: 165 ページ: 103612-103612

    • DOI

      10.1016/j.ijplas.2023.103612

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Preparation of TiNbTaZrMo high-entropy alloy with tunable Young's modulus by selective laser melting2023

    • 著者名/発表者名
      Feng Junyi、Wei Daixiu、Zhang Peilei、Yu Zhishui、Liu Changxi、Lu Weijie、Wang Kuaishe、Yan Hua、Zhang Laichang、Wang Liqiang
    • 雑誌名

      Journal of Manufacturing Processes

      巻: 85 ページ: 160-165

    • DOI

      10.1016/j.jmapro.2022.11.046

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Improved mechanical properties of Co-free high-entropy Cantor alloy: A first-principles study2023

    • 著者名/発表者名
      Lobzenko Ivan、Wei Daixiu、Itakura Mitsuhiro、Shiihara Yoshinori、Tsuru Tomohito
    • 雑誌名

      Results in Materials

      巻: 17 ページ: 100364-100364

    • DOI

      10.1016/j.rinma.2023.100364

    • 関連する報告書
      2022 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] Metalloid substitution elevates simultaneously the strength and ductility of face-centered-cubic high-entropy alloys2022

    • 著者名/発表者名
      Wei Daixiu、Wang Liqiang、Zhang Yongjie、Gong Wu、Tsuru Tomohito、Lobzenko Ivan、Jiang Jing、Harjo Stefanus、Kawasaki Takuro、Bae Jae Wung、Lu Wenjun、Lu Zhen、Hayasaka Yuichiro、Kiguchi Takanori、Okamoto Norihiko L.、Ichitsubo Tetsu、Kim Hyoung Seop、Furuhara Tadashi、Ma Evan、Kato Hidemi
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 225 ページ: 117571-117571

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2021.117571

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ultrafine nanoporous intermetallic catalysts by high-temperature liquid metal dealloying for electrochemical hydrogen production2022

    • 著者名/発表者名
      Song Ruirui、Han Jiuhui、Okugawa Masayuki、Belosludov Rodion、Wada Takeshi、Jiang Jing、Wei Daixiu、Kudo Akira、Tian Yuan、Chen Mingwei、Kato Hidemi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 5157-5157

    • DOI

      10.1038/s41467-022-32768-1

    • 関連する報告書
      2022 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] Mechanical behaviors of equiatomic and near-equiatomic face-centered-cubic phase high-entropy alloys probed using in situ neutron diffraction2022

    • 著者名/発表者名
      Wei Daixiu、Gong Wu、Tsuru Tomohito、Kawasaki Takuro、Harjo Stefanus、Cai Biao、Liaw Peter K.、Kato Hidemi
    • 雑誌名

      International Journal of Plasticity

      巻: 158 ページ: 103417-103417

    • DOI

      10.1016/j.ijplas.2022.103417

    • 関連する報告書
      2022 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] Si-addition contributes to overcoming the strength-ductility trade-off in high-entropy alloys2022

    • 著者名/発表者名
      Wei Daixiu、Gong Wu、Tsuru Tomohito、Lobzenko Ivan、Li Xiaoqing、Harjo Stefanus、Kawasaki Takuro、Do Hyeon-Seok、Bae Jae Wung、Wagner Christian、Laplanche Guillaume、Koizumi Yuichiro、Adachi Hiroki、Aoyagi Kenta、Chiba Akihiko、Lee Byeong-Joo、Kim Hyoung Seop、Kato Hidemi
    • 雑誌名

      International Journal of Plasticity

      巻: 159 ページ: 103443-103443

    • DOI

      10.1016/j.ijplas.2022.103443

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Microstructure evolution and deformation mechanism of α+β dual-phase Ti-xNb-yTa-2Zr alloys with high performance2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang Ting、Wei Daixiu、Lu Eryi、Wang Wen、Wang Kuaishe、Li Xiaoqing、Zhang Lai-Chang、Kato Hidemi、Lu Weijie、Wang Liqiang
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science & Technology

      巻: 131 ページ: 68-81

    • DOI

      10.1016/j.jmst.2022.04.052

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Regulation of strength and ductility of single-phase twinning-induced plasticity high-entropy alloys2022

    • 著者名/発表者名
      Wei Daixiu、Gong Wu、Kawasaki Takuro、Harjo Stefanus、Kato Hidemi
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 216 ページ: 114738-114738

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2022.114738

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strengthening of high-entropy alloys via modulation of cryo-pre-straining-induced defects2022

    • 著者名/発表者名
      Wei Daixiu、Gong Wu、Wang Liqiang、Tang Bowen、Kawasaki Takuro、Harjo Stefanus、Kato Hidemi
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science and Technology

      巻: 129 ページ: 251-260

    • DOI

      10.1016/j.jmst.2022.04.055

    • 関連する報告書
      2022 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] Harnessing elastic anisotropy to achieve low-modulus refractory high-entropy alloys for biomedical applications2022

    • 著者名/発表者名
      Schonecker Stephan、Li Xiaojie、Wei Daixiu、Nozaki Shogo、Kato Hidemi、Vitos Levente、Li Xiaoqing
    • 雑誌名

      Materials & Design

      巻: 215 ページ: 110430-110430

    • DOI

      10.1016/j.matdes.2022.110430

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Synergistic enhancement of strength and ductility of cobalt-free maraging steel via nanometer-scaled microstructures2022

    • 著者名/発表者名
      Li Hu、Liu Yong、Liu Bin、Wei Daixiu
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A

      巻: 842 ページ: 143099-143099

    • DOI

      10.1016/j.msea.2022.143099

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Porous NiTiNb alloys with superior strength and ductility induced by modulating eutectic microregion2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang Yintao、Liu Jia、Wang Liqiang、Wei Daixiu、Liu Changxi、Wang Kuaishe、Tang Yujin、Zhang Ling、Lu Weijie
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 239 ページ: 118295-118295

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2022.118295

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Surface modification and twinning behavior in gradient graphene-based TiC/Ti6Al4V composite2022

    • 著者名/発表者名
      Wang Yingchen、Wei Daixiu、Wang Liqiang、Zhang Ling、Liu Jia、Tang Yujin、Fu Yuanfei、Lu Weijie
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 583 ページ: 152495-152495

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2022.152495

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] The dual effect of grain size on the strain hardening behaviors of Ni-Co-Cr-Fe high entropy alloys2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Xiaorong、Jiang Sihan、Lu Jianlin、Wei Jie、Wei Daixiu、He Feng
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science and Technology

      巻: 131 ページ: 177-184

    • DOI

      10.1016/j.jmst.2022.06.001

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Densification behavior and the interfacial reaction of Ti/β-Ti laminated composite by spark plasma sintering2022

    • 著者名/発表者名
      Yang Peng、Zhang Weidong、Chen Fulin、Wu Zhenggang、Wei Daixiu、Li Xiaofeng
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 897 ページ: 163115-163115

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2021.163115

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Bulk diffusion regulated nanopore formation during vapor phase dealloying of a Zn-Cu alloy2022

    • 著者名/発表者名
      Xia Yanjie、Lu Zhen、Han Jiuhui、Zhang Fan、Wei Daixiu、Watanabe Kentaro、Chen Mingwei
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 238 ページ: 118210-118210

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2022.118210

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tuning Microstructure and Mechanical Performance of a Co-Rich Transformation-Induced Plasticity High Entropy Alloy2022

    • 著者名/発表者名
      Yi Hailong、Xie Renyi、Zhang Yifan、Wang Liqiang、Tan Min、Li Tao、Wei Daixiu
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 15 号: 13 ページ: 4611-4611

    • DOI

      10.3390/ma15134611

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Intermediate temperature embrittlement in a precipitation-hardened high-entropy alloy: The role of heterogeneous strain distribution and environmentally assisted intergranular damage2022

    • 著者名/発表者名
      BX Cao, DX Wei, XF Zhang, HJ Kong, YL Zhao, JX Hou, JH Luan, ZB Jiao, Y Liu, T Yang, CT Liu
    • 雑誌名

      Materials Today Physics

      巻: 24 ページ: 100653-100653

    • DOI

      10.1016/j.mtphys.2022.100653

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synergetic effect of Si addition on mechanical properties in face-centered-cubic high entropy alloys: a first-principles study2022

    • 著者名/発表者名
      Tsuru Tomohito、Lobzenko Ivan、Wei Daixiu
    • 雑誌名

      Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering

      巻: 30 号: 2 ページ: 024003-024003

    • DOI

      10.1088/1361-651x/ac455a

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evolution of microstructural complex transitions in low-modulus β-type Ti-35Nb-2Ta-3Zr alloy manufactured by laser powder bed fusion2021

    • 著者名/発表者名
      Noman Hafeez, Daixiu Wei, Lechun Xie, Yujin Tang, Jia Liu, Hidemi Kato, Weijie Lu, Lai-Chang Zhang, Liqiang Wang
    • 雑誌名

      Additive Manufacturing

      巻: 48 ページ: 102376-102376

    • DOI

      10.1016/j.addma.2021.102376

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The effect of Si and Ge on the elastic properties and plastic deformation modes in high-and medium-entropy alloys2021

    • 著者名/発表者名
      Raquel Lizarraga, Xiaojie Li, Daixiu Wei, Levente Vitos, Xiaoqing Li
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 119 号: 14 ページ: 141904-141904

    • DOI

      10.1063/5.0064939

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High-Temperature Deformation Behaviors of the C-Doped and N-Doped High Entropy Alloys2021

    • 著者名/発表者名
      Hailong Yi, Yifan Zhang, Renyi Xie, Mengyuan Bi, Daixiu Wei
    • 雑誌名

      Metals

      巻: 11 号: 10 ページ: 1517-1517

    • DOI

      10.3390/met11101517

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Strain partitioning enables excellent tensile ductility in precipitated heterogeneous high-entropy alloys with gigapascal yield strength2021

    • 著者名/発表者名
      Feng He, Zhongsheng Yang, Shaofei Liu, Da Chen, Weitong Lin, Tao Yang, Daixiu Wei, Zhijun Wang, Jincheng Wang, Ji-jung Kai
    • 雑誌名

      International Journal of Plasticity

      巻: 144 ページ: 103022-103022

    • DOI

      10.1016/j.ijplas.2021.103022

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] New Ti/β-Ti alloy laminated composite processed by powder metallurgy: Microstructural evolution and mechanical property2021

    • 著者名/発表者名
      Zhang Weidong、Yang Peng、Cao Yuankui、Li Xi、Wei Daixiu、Kato Hidemi、Wu Zhenggang
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: A

      巻: 822 ページ: 141702-141702

    • DOI

      10.1016/j.msea.2021.141702

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A strategy for enhancing the mechanical property of the precipitation-strengthened medium-entropy alloy2021

    • 著者名/発表者名
      Yi Hai-Long、Wei Daixiu、Xie Ren-Yi、Zhang Yi-Fan、Kato Hidemi
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: A

      巻: 819 ページ: 141390-141390

    • DOI

      10.1016/j.msea.2021.141390

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Vapor phase dealloying kinetics of MnZn alloys2021

    • 著者名/発表者名
      Zhen Lu, Fan Zhang, Daixiu Wei, Jiuhui Han, Yanjie Xia, Jing Jiang, Mingwang Zhong, Akihiko Hirata, Kentaro Watanabe, Alain Karma, Jonah Erlebacher, Mingwei Chen
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 212 ページ: 116916-116916

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2021.116916

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Temperature dependency of plastic deformation behavior in high entropy alloys2022

    • 著者名/発表者名
      魏代修
    • 学会等名
      日本金属学会2022年春期講演大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Tuning multiscale structures of high entropy alloys for enhancing mechanical performance2022

    • 著者名/発表者名
      魏代修
    • 学会等名
      日本金属学会2022年秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Temperature dependency of plastic deformation behavior in high entropy alloys2022

    • 著者名/発表者名
      Daixiu Wei, Hidemi Kato
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of strong and ductile high entropy alloys2021

    • 著者名/発表者名
      Daixiu Wei, Hidemi Kato
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Temperature dependency of plastic deformation behavior in high entropy alloys2021

    • 著者名/発表者名
      Daixiu Wei, Hidemi Kato
    • 学会等名
      日本粉体粉末冶金協会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Tailoring local structure of high entropy alloys to overcome the strength-ductility trade-off2021

    • 著者名/発表者名
      Daixiu Wei, Tomohito Tsuru, Norihiko L. Okamoto, Tetsu Ichitsubo, Hidemi Kato
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of high performance non-equiatomic high entropy alloys2021

    • 著者名/発表者名
      Daixiu Wei, Tomohito Tsuru, Norihiko L. Okamoto, Tetsu Ichitsubo, Hidemi Kato
    • 学会等名
      東北大学金属材料研究所講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2023-12-25  

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