計算科学的手法による相変態の研究法の開発

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09242105
• 研究種目: 重点領域研究
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 宮崎 亨 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (70024213)
• 研究分担者: 太田 隆夫 お茶の水女子大学, 理学部, 教授 (50127990) ; 毛利 哲夫 北海道大学, 工学部, 教授 (20182157)
• キーワード: 非線形 / 相変態 / 相分解 / 拡散方程式 / クラスター変分法 / 界面方程式 / パターン形成 / 分岐

研究概要

本研究は、第一原理計算による相変態機構の解明、非線形発展方程式による組織形成過程の研究と材料設計への応用、および相変態ミクロ機構とマクロ組織との関連性を追求することによって、相変態・組織形成の本質を探ることを目的とするものである。今年度に得られた成果は以下のようである。
(1)平衡状態図に関する熱力学的データが既知である以下の合金(Al-Zn,Gu-Go,Fe-Mo,Fe-Al-Co,Fe-Cr)の相分解の時間発展過程を実験的に調べると同時に、これら合金系の相分解過程の計算機シミュレーションを行った。実験と計算結果との比較から、本計算手法が実験データを定量的に再現できることが明らかになった。
(2)弾性拘束下にある析出粒子の粗大化過程における特異な相分解挙動である(析出粒子の分裂、粗大化速度の停滞等)を、本シミュレーションに基づき推知解析した結果、従来のエネルギー論である組織分岐理論の予測と動力学的なシミュレーション結果がよく一致する結果が得られた。
(3)相変態ミクロ機構とマクロ組織の関連性に関して、規則-不規則変態過程を例に取り、クラスター変分法に基づきエネルギー最小パスに従い現象は変化すると仮定して、異なる時定数を有するフォノンの緩和過程と原子の拡散過程を同時にあつかった相変態過程の計算を行った結果、相変態パスは緩和時間および冷却速度依存性を示すことが導かれた。
(4)周期的相構造の界面ダイナミクスに関して、その安定性及び弾性的性質を解析することの可能な、周期構造に対する界面方程式を導出した。

研究成果

• [文献書誌] 宮崎 亨: "計算組織学に関する最近の発展と将来展望" 日本金属学会会報「まてりあ」. 36. 854-857 (1997)
• [文献書誌] 宮崎 亨: "スピノ-ダル分解応用高性能合金の開発" 金属. 67. 395-403 (1997)
• [文献書誌] 戸田佳明: "組織自由エネルギー理論に基づくNb-Zr合金の熱処理組織変化の新しい解析法" 熱処理. 37. 36-41 (1997)
• [文献書誌] A.M.Mebed: "Computer Simulation of A2/B2 Second-Order Phase Transition Based upon the Khachaturyan Diffusion Equation." J.Mater.Sci.32. 5797-5804 (1997)
• [文献書誌] T.Miyazaki: "Computer Simulations of Pattern Fonmation in Thermodynamically.Driven Microstnicture Based on a Discrete Type Non-linear Diffusion Equation" Proc.of Australiasia-Pacific Forum on Intelligent Processing&Manuracturing of Materals(IPMM'97). 724-730 (1997)
• [文献書誌] T.Koyama: "Computer Simulation of Phase Decomposition in Two Dimensions Based on a Discrete Type Non-linear Diffusion Equation" Materials Trans.JIM. 39. 169-178 (1998)
• [文献書誌] T.Miyazaki: "Experimental and Theoretical Investigations on Phase Diagram of Fe-base Temary Ordering Alloys" J.Chem.Phys.94. 844-848 (1997)
• [文献書誌] T.Mohri: "Configurational Kinetics for disorder-L12 transition studied by the path probability method" J.Alloys and Compounds. 247. 98-103 (1997)
• [文献書誌] T.Mohri: "Configurational Kinetics Studied by PPM" In"Properties of Complex Inorganic Solids"ed.by Gonis et al,Plenum Press,New York. 83-94 (1997)
• [文献書誌] T.Mohri: "Two Distinctive Relation Times Leading to Kinetic Behabior in Configulational Relaxation Process" Materials Transactions,JIM. 39. 154-158 (1998)
• [文献書誌] T.Ohta: "Interface Dynamics for Layered Structures." Phys.Rev.E. 56. 5648-5658 (1997)
• [文献書誌] M.Motoyama: "The Morphology of Phase-Separating Binary Mixtures with ChemicalReactions" J.Phys.Soc.JPN.66. 2715-2725 (1997)
• [文献書誌] 菊池良一: "クラスター変分法" 森北出版, 179 (1997)
• [文献書誌] 太田隆夫: "界面ダイナミクスの数理" 日本評論社, 107 (1997)