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電子・原子論に基づく応力下における材料の経年腐食現象の予測モデリング

研究課題

研究課題/領域番号 25630013
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関大阪大学

研究代表者

尾方 成信  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20273584)

研究分担者 君塚 肇  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (60467511)
譯田 真人  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (00550203)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード腐食 / 電子論 / 原子論 / 応力 / モデリング / 加速分子動力学法 / 高速モンテカルロ法 / 酸化 / 析出 / フェーズフィールド法 / ナノワイヤー / 粒界 / 破壊 / 銅 / マグネシウム / フェーズフィールド / 第一原理分子動力学法 / 時間加速手法 / 化学反応場 / 拡散場
研究成果の概要

電子・原子論に基づく材料の腐食現象の予測モデリングに関して、具体的に以下の3項目にわたる成果を得た。
(1)不純物原子の結晶表面および結晶内面欠陥への拡散・集積挙動を原子レベルで解析することに成功した。(2)水素環境下における鉄中のき裂進展挙動の原子論的解析を行い、水素によってき裂が進展しやすくなるメカニズムを原子レベルから明らかにした。(3)ナノ材料の表面や、材料内の粒界の酸化が、ナノ材料の力学特性に与える影響について原子レベルから明らかにした。腐食予測手法確立に向けて不可欠な電子・原子論に基づくモデリングを提案し、腐食によって変化する材料の力学的特性変化の電子・原子論的起源を獲得した。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 4件、 招待講演 11件)

  • [雑誌論文] Long-range intercluster interactions of solute nanoprecipitates in Mg-Y alloys: A first-principles study2016

    • 著者名/発表者名
      K. Matsubara, H. Kimizuka, S. Ogata
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: Vol. 657 ページ: 662-670

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2015.10.102

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 原子論に基づく鉄合金のマクロ降伏強度予測のための理論モデルの構築2016

    • 著者名/発表者名
      新里 秀平, 譯田 真人, 尾方 成信
    • 雑誌名

      日本金属学会誌

      巻: 80 号: 3 ページ: 197-205

    • DOI

      10.2320/jinstmet.J2015061

    • NAID

      130005127243

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] From “smaller is stronger” to “size-independent strength plateau”: towards measuring the ideal strength of iron2015

    • 著者名/発表者名
      Wei-Zhong Han, Ling Huang, Shigenobu Ogata, Hajime Kimizuka, Zhao-Chun Yang, Christopher Weinberger, Qing-Jie Li, Bo-Yu Liu, Xi-Xiang Zhang, Ju Li, Evan Ma, Zhi-Wei Shan
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 印刷中 号: 22 ページ: 3385-3390

    • DOI

      10.1002/adma.201500377

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Atomistic investigation of the vacancy-assisted diffusion mechanism in Mg ternary (Mg-RE-M) alloys2015

    • 著者名/発表者名
      M. Fronzi, H. Kimizuka, S. Ogata
    • 雑誌名

      Computational Materials Science,

      巻: 98 ページ: 76-82

    • DOI

      10.1016/j.commatsci.2014.10.053

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] アモルファス金属中に発現する中距離秩序構造の原子論的検討2015

    • 著者名/発表者名
      譯田真人, 渋谷陽二, 尾方成信
    • 雑誌名

      材料

      巻: 64 号: 3 ページ: 156-162

    • DOI

      10.2472/jsms.64.156

    • NAID

      130004749942

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Two-Dimensional Ordering of Solute Nanoclusters at a Close-Packed Stacking Fault: Modeling and Experimental Analysis2014

    • 著者名/発表者名
      H. Kimizuka, S. Kurokawa, A. Yamaguchi, A. Sakai, S. Ogata
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 4 号: 1

    • DOI

      10.1038/srep07318

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 鉄中固溶水素および炭素原子の拡散ダイナミクス2014

    • 著者名/発表者名
      尾方成信
    • 雑誌名

      ふぇらむ

      巻: 19 ページ: 745-750

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of alloying elements on in-plane ordering and disordering of solute clusters in Mg-based long-period stacking ordered structures: A first-principles analysis2013

    • 著者名/発表者名
      H. Kimizuka, M. Fronzi, S. Ogata
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 69(8) 号: 8 ページ: 594-597

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2013.07.003

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Predicting Atomic Arrangement of Solute Clusters in Dilute Mg Alloys2013

    • 著者名/発表者名
      H. Kimizuka, S. Ogata
    • 雑誌名

      Materials Research Letters

      巻: 1(4) 号: 4 ページ: 213-219

    • DOI

      10.1080/21663831.2013.838705

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] "Conjugate Channeling" Effect in Dislocation Core Diffusion : Carbon Transport in Dislocated BCC Iron2013

    • 著者名/発表者名
      Akio Ishii, Ju Li and Shigenobu Ogata
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 8 号: 4 ページ: e60586-e60586

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0060586

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Atomistic understanding and prediction of alloying effect of Si on yield strength of steel2015

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Shinzato, Masato Wakeda, Hajime Kimizuka and Shigenobu Ogata
    • 学会等名
      Materials Research Society (MRS) 2015 Fall Meeting
    • 発表場所
      米国・ボストン
    • 年月日
      2015-11-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] First principles study on the effect of substitutional solute atom on screw dislocation properties in bcc Iron2015

    • 著者名/発表者名
      Masato Wakeda, Shigenobu Ogata
    • 学会等名
      International Workshop on Multiscale Computations on Mechanical Properties
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2015-10-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modeling of deformation of HCP titanium and magnesium2015

    • 著者名/発表者名
      Shigenobu Ogata, Nobuhiro Tsuji, Junping Du, Yunjiang Wang
    • 学会等名
      International workshop on materails behavior at the micro- and nano-scale
    • 発表場所
      中国・西安交通大学
    • 年月日
      2015-06-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Accelerated molecular dynamics study of grain boundary motion and dislocation nucleation from grain boundary2015

    • 著者名/発表者名
      Shigenobu Ogata, Akio Ishii, Yunjiang Wang, Junping Du
    • 学会等名
      12th International Conference on the Mechanical Behavior of Materials
    • 発表場所
      ドイツ・カールスルーエ
    • 年月日
      2015-05-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 面欠陥を有する銅結晶の酸化と破壊の分子動力学計算2015

    • 著者名/発表者名
      桐原圭吾, 新里秀平, 石井明男, 譯田真人, 君塚肇, 尾方成信
    • 学会等名
      日本機械学会 関西学生会平成26年度学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      京都大学桂キャンパス
    • 年月日
      2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Adaptive-boost molecular dynamics simulation of thermally activated motions of crystal imperfections2014

    • 著者名/発表者名
      S.Ogata, A.Ishii, Y-.J. Wang
    • 学会等名
      The 9th General Meeting of ACCMS-VO
    • 発表場所
      Okinawa, Japan
    • 年月日
      2014-12-19 – 2014-12-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 金属材料における拡散と変形の原子論的解析2014

    • 著者名/発表者名
      尾方成信
    • 学会等名
      CMRI研究会
    • 発表場所
      東北大学金属材料研究所
    • 年月日
      2014-11-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Role of intra- and intercluster interactions in solute ordering in dilute Mg alloys: A first-principles study2014

    • 著者名/発表者名
      H. Kimizuka, K. Matsubara, and S. Ogata
    • 学会等名
      2nd International Conference of Young Researchers on Advanced Materials (IUMRS-ICYRAM2014)
    • 発表場所
      Haikou, China
    • 年月日
      2014-10-24 – 2014-10-29
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mg基LPSO構造における溶質クラスタの自己組織化と2次元規則化の非経験的モデリング2014

    • 著者名/発表者名
      君塚肇
    • 学会等名
      日本金属学会2014年秋期講演大会・公募シンポジウムS6「シンクロ型LPSO構造の形成メカニズム」
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 原子論的手法に基づくLPSO型Mg合金における化学的秩序構造の予測2014

    • 著者名/発表者名
      君塚肇
    • 学会等名
      軽金属学会関西支部・関西軽金属サマースクール
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Atomistic Prediction of Solute Hardening and Softening in Fe-Si Alloys2014

    • 著者名/発表者名
      Masato Wakeda, Hajime Kimizuka and Shigenobu Ogata
    • 学会等名
      IUMRS-ICA 2014
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-30
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 第一原理計算による構造予測―LPSO相の安定性と規則度―2014

    • 著者名/発表者名
      君塚肇
    • 学会等名
      第42回薄膜・表面物理セミナー「構造物性解明へ向けたミクロ.マクロ計測の最前線」(応用物理学会)
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2014-07-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 侵入型固溶原子の転位芯高速拡散経路の原子論的研究2013

    • 著者名/発表者名
      石井明男, 尾方成信, Ju Li
    • 学会等名
      日本金属学会2013年秋期講演大会
    • 発表場所
      金沢大学、石川県
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Prediction of solute-atom clusters segregated in Mg-based ternary alloys from first-principles2013

    • 著者名/発表者名
      Hajime Kimizuka, Marco Fronzi, and Shigenobu Ogata,
    • 学会等名
      International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials
    • 発表場所
      Las Vegas, USA
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 加速モンテカルロ法によるMg合金における短範囲規則構造の予測的評価2013

    • 著者名/発表者名
      君塚肇, Marco Fronzi, 尾方成信
    • 学会等名
      日本材料学会第18回分子動力学シンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学、東京都
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Atomistic Monte Carlo modeling of concentrated Mg-TM-RE alloys based on first-principles calculations2013

    • 著者名/発表者名
      Hajime Kimizuka, Marco Fronzi, and Shigenobu Ogata,
    • 学会等名
      The 8th Pacific Rim International Congress on Advanced Materials and Processing
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Atomistic Modeling of Solute Atom Effect on Mechanical Properties of Steel2013

    • 著者名/発表者名
      Shigenobu Ogata
    • 学会等名
      The 8th Pacific Rim International Congress on Advanced Materials and Processing
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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