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LPSO構造形成に対するフェーズフィールド解析

公募研究

研究領域シンクロ型LPSO構造の材料科学 ―次世代軽量構造材料への革新的展開―
研究課題/領域番号 26109709
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関名古屋大学 (2015)
名古屋工業大学 (2014)

研究代表者

小山 敏幸  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80225599)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードフェーズフィールド法 / シミュレーション / 相変態 / 状態図 / 弾性拘束 / GPゾーン / クラスター / Mg合金 / 長周期積層構造
研究実績の概要

LPSO構造は"相"ではあるが、LPSO構造全体としての相安定性は低くかつ単位胞が巨大であるために、"相"の形成プロセスが、あたかも規則fccクラスタ(以後クラスタと記す)の自己組織化による組織形成のように振る舞う。この相形成メカニズムの特徴は、ポリマーアロイ分野の相形成の特徴に近く、H26年度の解析では、LPSO相形成の計算に、ポリマーアロイの相分離計算を適用し、クラスタの自己組織化過程の解析を行った。H27年度は、H26年度の計算をさらに推し進め、シミュレーション結果のパワースペクトルによる統計解析、二次元計算の三次元への拡張、およびMg-Y-Zn三成分系における板状GPゾーンとLPSO構造との関係等についての考察を試みた。結果は以下のようにまとめられる。
(1)シミュレーション結果のパワースペクトルによる統計解析の結果、クラスタ数密度の低下とサテライトの不明瞭さは必ずしも相関しない可能性が示唆された。(2)二次元シミュレーションの三次元への拡張を行った結果、最密面内におけるクラスターの形成位置は、上下のクラスタ位置にも影響される結果が得られた。(3)Mg-Y-Zn三成分系におけるGPゾーン形状のeigenひずみ依存性を検討した結果、hcp構造におけるスピノーダル分解だけでは板状GPゾーン組織は説明できないこと、また板状ゾーン形態が現れるためにはc軸方向の大きな収縮ひずみが必要であることが明らかとなった。
シンクロ型LPSO構造の出現には、構造相転移と可動転位生成が同時に満足される点が重要である。特に相変態が拡散に支配される場合には、濃度場と構造相転移場(欠陥場)はシンクロしつつ発展すると推察される。拡散変位型変態の駆動力が、そのまま転位移動の駆動力にもなっている点が本相変態の特異性の本質と考えられる。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Phase-field modelling on the formation process of LPSO structure in Mg-Y-Zn system2015

    • 著者名/発表者名
      T. Koyama, Y. Tsukada, K.Narita
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 56 ページ: 973-942

    • NAID

      130005083529

    • 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] Phase-field modelling on the formation process of LPSO structure in Mg-Y-Zn system2015

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Koyama, Yuhki Tsukada, Keisuke Narita
    • 雑誌名

      Materials Transactions

    • NAID

      130005083529

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] フェーズフィールド法によるMg合金のLPSO組織形成機構の理解2015

    • 著者名/発表者名
      村松慶亮, 小山敏幸, 塚田祐貴
    • 学会等名
      (社)日本金属学会・日本鉄鋼協会東海支部 第25回学生による材料フォーラム
    • 発表場所
      名豊ビル, 豊橋
    • 年月日
      2015-11-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 材料設計計算工学とインフォマティクス2015

    • 著者名/発表者名
      小山敏幸
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会東海支部 H27年度湯川記念講演会
    • 発表場所
      環境総合館, 名古屋大学
    • 年月日
      2015-11-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Phase-field model for describing the formation process of nano-cluster microstructure in LPSO phase2015

    • 著者名/発表者名
      T. Koyama and Y. Tsukada
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Magnesium Alloys and Their Applications
    • 発表場所
      Ramada Plaza Jeju Hotel, Jeju, Korea
    • 年月日
      2015-10-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PFセカント法とデータ同化を用いた単相組織の応力-ひずみ曲線の逆問題解析2015

    • 著者名/発表者名
      小山敏幸、塚田祐貴、河合雄一郎
    • 学会等名
      日本機械学会第28回計算力学部門講演会
    • 発表場所
      横浜国立大学,横浜
    • 年月日
      2015-10-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] フェーズフィールド法から力学特性への展開2015

    • 著者名/発表者名
      小山敏幸
    • 学会等名
      日本塑性加工学会 第212回塑性加工技術セミナー
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所
    • 年月日
      2015-09-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Phase-field modeling for understanding the formation mechanism of LPSO phase2014

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Koyama, Yuhki Tsukada
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Long-Period Stacking Ordered Structure and Its Related Materials 2014
    • 発表場所
      ホテル日航熊本
    • 年月日
      2014-10-05 – 2014-10-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] シンクロ型LPSO構造形成機構に対するフェーズフィールド解析2014

    • 著者名/発表者名
      小山敏幸、塚田祐貴
    • 学会等名
      (公社)日本金属学会 秋期講演大会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 実験とモデリングの融合による材料設計へのフィードバック2014

    • 著者名/発表者名
      小山敏幸
    • 学会等名
      本鉄鋼協会秋季講演大会シンポジウム「先端解析・モデリングに基づく材料設計へのフィードバック」
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] フェーズフィールド法に軸足をおいた基礎・応用連携のための計算工学2014

    • 著者名/発表者名
      小山敏幸
    • 学会等名
      第19回計算工学講演会
    • 発表場所
      広島国際会議場
    • 年月日
      2014-06-11 – 2014-06-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] 3D材料組織・特性解析の基礎と応用2014

    • 著者名/発表者名
      新家光雄(編), 足立吉隆, 小山敏幸(著)
    • 総ページ数
      182
    • 出版者
      内田老鶴圃,
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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