| 研究課題/領域番号 |
22K14140
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 大阪公立大学 (2023)
東京農工大学 (2022) |
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研究代表者 |
三好 英輔 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 講師 (70880962)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 微視組織 / 粒界 / 粒界多重点 / 焼鈍 / フェーズフィールド法 / 分子動力学 / データ同化 / 再結晶 / 粒成長 / HPC / 材料微視組織 / 組織制御 / 分子動力学法 / データ科学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
焼鈍を利用した多結晶材料のメゾスケール組織の制御技術，とりわけ粒界性格分布の制御技術（粒界工学）は，合金化に頼らない高性能材料の開発において極めて重要な役割を有する．しかしながら，粒界性格分布の予測において不可欠な「粒界物性の異方性」，「焼鈍双晶形成」の表現を完備したメゾスケールモデルは未だ存在しない．本研究では，データ科学の援用により，原子スケールの分子動力学解析を上位スケールのフェーズフィールド法解析へと定量的に融合させることで，物性異方性と新規結晶の核形成を正確に反映したメゾスケール焼鈍組織予測を初めて可能とし，粒界工学の高度化に向けた新技術の提示を図る．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，構造材料の焼鈍過程における粒界分布の予測・制御で不可欠な「粒界物性の異方性」と「焼鈍双晶形成」の表現を完備したメゾスケール数理モデルを構築するため，データ同化を介して原子スケールの分子動力学解析を上位スケールのフェーズフィールド法解析へと定量的に融合させるトランススケール解析手法を示した．これにより，実験測定が困難な粒界の異方的物性を，さまざまな粒界構造に対して一挙に取得することを可能とし，組織予測解析の高精度化に向けた基礎を確立した．さらに，高次欠陥である粒界多重点の物性を表現できる新規モデルを開発し，データ同化の援用により多重点物性の評価をも可能とした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
焼鈍過程における高特性粒界（低Σ値粒界や低エネルギーのファセット粒界など）の増加を利用した材料の高機能化，すなわち粒界工学の技術は，合金化に依らない省資源型材料開発において重要な役割を担う．本研究は，原子計算，連続体モデル，データ科学の融合により，粒界組織制御に不可欠でありながら従来欠落していた異方的粒界物性値や多重点物性値の情報を容易に取得可能とした．これらは，粒界工学の高度化による材料開発加速に資する基盤的枠組を示すものであり，学術・産業両面での貢献が期待できる．
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