理論計算状態図の高度化：結晶格子変形を伴う固溶体相の自由エネルギー計算

• 研究課題/領域番号: 25K01488
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26010:金属材料物性関連
• 研究機関: 島根大学
• 研究代表者: 榎木 勝徳 島根大学, 学術研究院機能強化推進学系, 准教授 (60622595)
• 研究期間 (年度): 2025-04-01 – 2029-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円); 2028年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2027年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2026年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2025年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
• キーワード: 状態図 / 熱力学 / 固溶体

研究開始時の研究の概要

材料開発では、特性に応じて組成や合成条件を決める逆問題的アプローチが進んでいる。その基盤となる熱力学データベースの整備は、実験データ不足により遅れがちである。本研究では、第一原理計算に基づく迅速な計算状態図法を確立し、この課題を克服する。理論計算のみで得た状態図でも実験結果を高精度で再現可能だが、格子形状が変化する合金系への適用が困難という課題が残る。そこで、格子ひずみを変数とする計算手法を導入し、状態図の高度化を図る。具体的には、Fe-Cマルテンサイトを対象に、炭素濃度によって変形する格子構造の自由エネルギーを評価し、実験結果と比較して手法の有効性を検証する。