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本研究の目的は、高温構造材料のミクロ組織形成をフェーズフィールド法によって再現し、ミクロ組織と材料特性の相関を検討することである。本年度は、ニッケル基超合金の高温クリープ変形とミクロ組織変化を同時にシミュレートする解析モデルを構築した。さらに、解析結果を既存の実験結果と比較し、構築したモデルの妥当性を検証した。本モデルは、母相(γ)と析出相(γ')により構成される二相ミクロ組織を解析対象としている。γ相中の非弾性ひずみを塑性ひずみとクリープひずみの和にて定義し、ひずみ構成式として、塑性ひずみについて古典的流れ則、クリープひずみについてMises型クリープ理論をそれぞれ適用した。初期組織として中央に四角形状γ'相を配置し、周期境界条件のもと二次元数値解析を行った。γ/γ'間の格子定数ミスフィット、各相の弾性定数、γ相の降伏応力として実用合金CMSX-4の物性値を採用した。その結果、引張応力軸に垂直なγ相へのひずみ集中、応力軸に垂直方向へのγ'相の粗大化が再現された。これら異方的なひずみ導入およびミクロ組織変化は、これまでの実験報告とよく一致していた。また、γ'相の異方性粗大化によりγ/γ'ラメラ構造を形成する際、異相界面近傍にて一時的にひずみ速度が増加する結果が得られた。一方、解析で得られたひずみ速度-時間曲線をCMSX-4の実験結果と比較したところ、遷移クリープ域初期の曲線が定量的に再現されていた。しかし、加速クリープ域のひずみ速度一時間曲線は再現されなかった。今後、ミクロ組織の不均一性を考慮した解析により、クリープ後期におけるγ'相の凝集・粗大化の再現が必要であると考えられる。
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