| 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究することによって、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) 前年度に引き続き、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,Cu-Co,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ともに、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) 材料の熱力学的パラメータ、および物質パタメータが既知であるIII-V族混晶半導体の組織形成過程に対する計算機シミュレーション法を構築した。その結果、薄膜において膜面垂直の弾性場が緩和される場合には、2次元面内において整合歪支配の相分解組織が形成され得ることが理論計算から明らかとなった。さらに整合歪や基板からの外部応力場を利用することによって、相分解組織を制御可能であることが示された。
(3) 相変態点近傍における擬臨界停滞現象について、クラスタ一変分法に基づき自由エネルギー曲面に基づく解析を行った結果、帯磁率が変態点近傍において発散する現象が導かれた。これは、弱い一次相転移の臨界点近傍において自由エネルギー曲線が平坦になり、ゆらぎに対する復元力が消失することに起因している。これより、クラスター変分法に基づき相変態変態点近傍の詳細解析が可能であることが示された。
(4) マルテンサイト変態の時効変化を、発展方程式に基づきシミュレーションする理論の構築を行った。
|
