| 研究課題/領域番号 |
12450261
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
金属物性
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
竹内 伸 東京理科大学, 基礎工学部, 教授 (60013512)
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| 研究分担者 |
田村 隆一 東京理科大学, 基礎工学部, 助手 (50307708)
枝川 圭一 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (20223654)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2002
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| キーワード | 非周期構造 / 準結晶 / アモルファス金属 / 変形応力 / 計算機シミュレーション / 転位 / パイエルス機構 |
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| 研究概要 |
結晶と同様にすべり過程で塑性変形することが知られている非周期構造無機固体の準結晶と金属ガラスについて、塑性変形の微視的過程を広範な条件下での実験および計算機シミュレーションによって解明することを目的とした。
(1)さまざまな準結晶について高温塑性変形実験を行い、準結晶が普遍的に(a)0.75Tm(Tm:融点)以上の高温で塑性変形が可能で降伏応力は温度上昇と共に急激に減少すること、(b)大きな加工軟化を示すことを明らかにし、(c)熱活性化解析の結果、軟化が活性化エンタルピーの減少に起因することを示した。準周期格子中の転位に関するシミュレーションの結果、転位の移動にはフェイゾン形成に伴う抵抗と準周期パイエルス・ポテンシャルによる抵抗が重塁し、高温ではキンク対形成エネルギーが転位速度を律速すると結論した。フェイゾンを含まない準結晶では大きなパイエルス・ポテンシャルでのキンク対形成が転位速度を律速し、塑性変形によってフェイゾン歪みが増加すると小さなパイエルス・ポテンシャルでのキンク対形成が律速するという変形モデルによって実験結果が説明できることを明らかにした。
(2)バルク金属ガラスを広い温度範囲で圧縮変形し、準結晶と異なりその降伏応力は極低温まで殆ど温度に依存しないことを示した。金属ガラス中でどのような転位がすべり過程に寄与しているのかを明らかにする目的で計算機シミュレーションを行った。逆モンテカルロ法によりNi-Nb2元素金属ガラスのモデルを作成し、原子間ポテンシャルで緩和した。このモデルに転位を導入して緩和すると、バーガース・ベクトルが約3Å以上のときに転位が安定に存在しうることが示された。この最小バーガース・ベクトルの転位によるすべり過程のモデルが想定されるが、転位のすべり過程のシミュレーションは未完成であり、変形機構の確定までには至らなかった。
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