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2010 年度 実績報告書

内部欠陥構造発展の大規模計算によるバルクナノメタルの力学特性解析

計画研究

研究領域バルクナノメタル ー常識を覆す新しい構造材料の科学
研究課題/領域番号 22102007
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

研究機関金沢大学

研究代表者

下川 智嗣  金沢大学, 機械工学系, 准教授 (40361977)

研究分担者 青柳 吉輝  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工学研究部門, 研究員 (70433737)
キーワード力学特性 / 計算力学 / ナノ材料 / 分子動力学 / 結晶塑性解析 / 格子欠陥 / 粒界 / 破壊靱性
研究概要

発足初年度にあたる平成22年度は,粒界の転位源としての役割に注目し以下の事項について研究を進めた.【1】原子モデルにより得られた<112>傾角粒界構造に対してDSC格子を用いてその粒界に含まれる粒界転位を見出し,粒界転位源能力に対して粒界転位の成分が強く関与していることを明らかにした.【2】破壊じん性値に対する粒界の役割を検討するために,き裂近傍に粒界を含む解析モデルに対して分子動力学シミュレーションを実施し,得られる結果と転位論や遮蔽理論を用いて多角的に解析し,粒界から転位が放出する現象と,それに伴う粒界構造の遷移現象が結晶粒微細化微細化に伴う破壊じん性値の向上を説明できる可能性を示した.【3】粒径が小さくなるほど粒界会合部の領域も増加するため,粒界会合部近傍の塑性現象を分子動力学シミュレーションにより検討を始めた.低温において粒界すべりは粒界転位のすべり運動により生じることを確認し,それらの転位が粒界会合部に蓄積することで,応力集中を形成し,粒界会合部から転位が放出することを確認した.このとき,粒界会合都の自由体積が転位放出能力に強く関与していることを確認した.【4】結晶粒径がサブミクロン化に伴い初期降伏応力は増加するが延性が低下することが確認されているが,そのメカニズムは明らかになっていない.そこで転位源としての粒界の役割を考慮し,転位密度が極めて低い結晶粒において流れ応力が増加することを表現できる臨界分解せん断応力モデルを構築し,FEM解析を実行し粒径に依存した変形挙動の違いを検討した.

  • 研究成果

    (34件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (30件)

  • [雑誌論文] Asymmetric ability of grain boundaries to generate dislocations under tensile or compressive loadings2010

    • 著者名/発表者名
      Tomotsugu Shimokawa
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 82 ページ: 174122(1)-174122(13)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] サブグレインからの核生成と核成長に関する静的再結晶Phase-Fieldシミュレーション2010

    • 著者名/発表者名
      村松眞由, 味岡秀恭, 青柳吉輝, 只野裕一, 志澤一之
    • 雑誌名

      材料

      巻: 59 ページ: 853-860

    • 査読あり
  • [雑誌論文] FCC超微細粒焼鈍材の降伏点降下現象に関するトリプルスケール転位-結晶塑性シミュレーション2010

    • 著者名/発表者名
      黒澤瑛介, 青柳吉輝, 志澤一之
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集A編

      巻: 76 ページ: 1547-1556

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 転位パターニングに基づく結晶粒超微細化に関するマルチスケール結晶塑性シミュレーション2010

    • 著者名/発表者名
      青柳吉輝, 小林遼太郎, 志澤一之
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集A編

      巻: 77 ページ: 448-461

    • 査読あり
  • [学会発表] 粒界会合部近傍の塑性現象に関する原子論的研究2011

    • 著者名/発表者名
      高橋智陽, 下川智嗣, 喜成年泰, 若子倫菜
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部 第48期総会・講演会
    • 発表場所
      信州大学(長野県)
    • 年月日
      2011-03-05
  • [学会発表] IntrinsicとExtrinsic粒界転位の相互作用に関する原子シミュレーション2011

    • 著者名/発表者名
      村瀬将大, 下川智嗣, 喜成年泰, 若子倫菜
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部 第48期総会・講演会
    • 発表場所
      信州大学(長野県)
    • 年月日
      2011-03-05
  • [学会発表] 余分な粒界転位の放出現象における粒界自由体積の関係2011

    • 著者名/発表者名
      木下惠介, 下川智嗣, 若子倫菜, 喜成年泰
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部 第48期総会・講演会
    • 発表場所
      信州大学(長野県)
    • 年月日
      2011-03-05
  • [学会発表] 準連続体モデルにおける転位の表現とその移動方法に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      長澤慶和, 下川智嗣, 若子倫菜, 喜成年泰
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部 第48期総会・講演会
    • 発表場所
      信州大学(長野県)
    • 年月日
      2011-03-05
  • [学会発表] GPGPUによる材料欠陥特性評価2011

    • 著者名/発表者名
      長田龍真, 木下惠介, 下川智嗣, 若子倫菜, 喜成年泰
    • 学会等名
      日本機械学会 北陸信越学生会 第40回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      信州大学(長野県)
    • 年月日
      2011-03-04
  • [学会発表] 原子シミュレーションによる粒界の延性破壊と脆性破壊の関係2011

    • 著者名/発表者名
      坪井将明, 下川智嗣, 若子倫菜, 喜成年泰
    • 学会等名
      日本機械学会 北陸信越学生会 第40回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      信州大学(長野県)
    • 年月日
      2011-03-04
  • [学会発表] 面欠陥から転位が放出する現象における最小エネルギー経路の解析2011

    • 著者名/発表者名
      中西貴之, 下川智嗣, 若子倫菜, 喜成年泰
    • 学会等名
      日本機械学会 北陸信越学生会 第40回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      信州大学(長野県)
    • 年月日
      2011-03-04
  • [学会発表] 回転型格子欠陥とき裂先端の相互作用に関する遮蔽理論と原子モデル解析 による検討2011

    • 著者名/発表者名
      新美優介, 下川智嗣, 若子倫菜, 喜成年泰
    • 学会等名
      日本機械学会 北陸信越学生会 第40回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      信州大学(長野県)
    • 年月日
      2011-03-04
  • [学会発表] 原子スケール計算機実験によるバルクナノメタルの力学特性における粒界の役割2011

    • 著者名/発表者名
      下川智嗣
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会・日本金属学会中国四国支部 研究会「バルクナノメタルの力学特性と関連する諸物理現象」
    • 発表場所
      ANAホテルクレメント高松(香川県)(招待)
    • 年月日
      2011-01-22
  • [学会発表] Modeling and Simulation on Irradiated Material Based on Crystal Plasticity Considering Crystal Defect Induced by Irradiation2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Aoyagi, Y.Kaji
    • 学会等名
      The 16th International Symposium on Plasticity and Its Current Applications (Plasticity '11)
    • 発表場所
      Puerto Vallarta (Mexico)(招待講演)
    • 年月日
      2011-01-04
  • [学会発表] 超微細粒材の破壊じん性値における粒界の影響2010

    • 著者名/発表者名
      下川智嗣
    • 学会等名
      第20回日本MRS学術シンポジウム
    • 発表場所
      横浜市開港記念会館(神奈川県)
    • 年月日
      20101220-20101222
  • [学会発表] Formation mechanism of grain boundaries under severe plastic deformation by atomic simulations2010

    • 著者名/発表者名
      T.Shimokawa
    • 学会等名
      International Symposium on Giant Straining Process for Advanced Materials (GSAM2010)
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ(福岡県)
    • 年月日
      20101119-20101122
  • [学会発表] The increase in toughness at low temperatures by severe plastic deformation2010

    • 著者名/発表者名
      K.Higashida, M.Tanaka, T.Shimokawa
    • 学会等名
      International Symposium on Giant Straining Process for Advanced Materials (GSAM2010)
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ(福岡県)
    • 年月日
      20101119-20101122
  • [学会発表] Multi-Phase-Fieldモデルおよび転位-結晶塑性モデルに基づく動的再結晶シミュレーション2010

    • 著者名/発表者名
      佐藤愼一, 村松眞由, 青柳吉輝, 志澤一之
    • 学会等名
      第54回日本学術会議材料工学連合講演会
    • 発表場所
      ハートピア京都(京都府)
    • 年月日
      20101025-20101027
  • [学会発表] 酸素の粒界拡散を考慮した応力腐食割れに関する結晶塑性シミュレーション2010

    • 著者名/発表者名
      青柳吉輝, 加治芳行
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2010材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      長岡技術科学大学(新潟県)
    • 年月日
      20101009-20101011
  • [学会発表] 粒界構造と粒界転位源能力の関係2010

    • 著者名/発表者名
      下川智嗣
    • 学会等名
      日本金属学会2010年度秋期(第147回)大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道)
    • 年月日
      20100925-20100927
  • [学会発表] 照射誘起結晶欠陥を考慮した結晶塑性モデリング2010

    • 著者名/発表者名
      青柳吉輝, 加治芳行
    • 学会等名
      日本金属学会2010年度秋期(第147回)大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道)
    • 年月日
      20100925-20100927
  • [学会発表] 粒界会合部から転位が放出される現象の原子シミュレーション2010

    • 著者名/発表者名
      高橋智陽, 下川智嗣
    • 学会等名
      日本金属学会北陸信越支部・日本鉄鋼協会北陸信越支部 平成22年度連合講演会
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
    • 年月日
      2010-12-04
  • [学会発表] 対称傾角粒界の転位源能力に対する粒界転位と余分な粒界転位の関係2010

    • 著者名/発表者名
      木下惠介, 下川智嗣
    • 学会等名
      日本金属学会北陸信越支部・日本鉄鋼協会北陸信越支部 平成22年度連合講演会
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
    • 年月日
      2010-12-04
  • [学会発表] ナノ多結晶体金属(バルクナノメタル)の力学特性解明に向けて~原子スケール計算機実験で何ができるか?~2010

    • 著者名/発表者名
      下川智嗣
    • 学会等名
      大阪大学大学院基礎工学研究科機能創成セミナー(第55回)
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府)(招待講演)
    • 年月日
      2010-10-28
  • [学会発表] ナノ構造体の破壊現象における粒界の影響2010

    • 著者名/発表者名
      下川智嗣, 木下惠介
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2010材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      長岡技術科学大学(新潟県)
    • 年月日
      2010-10-10
  • [学会発表] Crystal Plasticity Simulation on Stress Corrosion Cracking Considering Oxygen Diffusion along Grain Boundary2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Aoyagi, T.Igarashi, Y.Kaji
    • 学会等名
      Nuclear Materials 2010 (NuMat 2010)
    • 発表場所
      Kartsruhe (Germany)
    • 年月日
      2010-10-04
  • [学会発表] ナノ構造体の力学特性における粒界の役割2010

    • 著者名/発表者名
      下川智嗣
    • 学会等名
      日本機械学会 第23回計算力学講演会
    • 発表場所
      北見工業大学(北海道)
    • 年月日
      2010-09-24
  • [学会発表] 粒界構造と転位ピン止め効果に関する原子レベル解析2010

    • 著者名/発表者名
      木下惠介, 下川智嗣, 若子倫菜, 喜成年泰
    • 学会等名
      日本機械学会 第23回計算力学講演会
    • 発表場所
      北見工業大学(北海道)
    • 年月日
      2010-09-24
  • [学会発表] 核生成潜伏期間および臨界核半径を同時に考慮した静的再結晶Phase-Fieldシミュレーション2010

    • 著者名/発表者名
      村松眞由, 青柳吉輝, 志澤一之
    • 学会等名
      日本機械学会 第23回計算力学講演会
    • 発表場所
      北見工業大学(北海道)
    • 年月日
      2010-09-23
  • [学会発表] 超微細粒金属の力学特性に関する擬似3次元トリプルスケール転位-結晶塑性解析2010

    • 著者名/発表者名
      小野貴裕, 黒澤瑛介, 青柳吉輝, 志澤一之
    • 学会等名
      日本機械学会 第23回計算力学講演会
    • 発表場所
      北見工業大学(北海道)
    • 年月日
      2010-09-23
  • [学会発表] ナノ構造体におけるき裂先端力学場の遮へい・反遮へい効果に関する分子動力学解析2010

    • 著者名/発表者名
      木下惠介, 下川智嗣, 喜成年泰
    • 学会等名
      日本機械学会2010年度年次大会
    • 発表場所
      名古屋工業大学(愛知県)
    • 年月日
      2010-09-06
  • [学会発表] Modeling Hardening Characteristics of Metallic Materials under Impact Loading based on Field Theory of Multiscale Plasticity2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Aoyagi, T.Hasebe
    • 学会等名
      International Symposium on Explosion, Shock wave and High-energy reaction Phenomena 2010 (3rd ESHP Symposium)
    • 発表場所
      Seoul (Korea)
    • 年月日
      2010-09-03
  • [学会発表] 原子スケール計算機実験による超微細粒材の破壊現象における粒界の役割2010

    • 著者名/発表者名
      下川智嗣
    • 学会等名
      日本金属学会九州支部・日本鉄鋼協会九州支部 九州大学教育研究プログラム・研究拠点形成プロジェクト(P&P)共催 材料科学談話会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県)(招待講演)
    • 年月日
      2010-08-11
  • [学会発表] Modeling of Static Recrystallization and Nucleus Growth Simulation Considering Nucleation Incubation Period and Critical Nucleus Radius2010

    • 著者名/発表者名
      M.Muramatsu, Y.Aoyagi, K.Shizawa
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Crystal Growth (ICCG-16)
    • 発表場所
      Beijing (China)
    • 年月日
      2010-08-10

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公開日: 2012-07-19  

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