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2017 年度 実績報告書

転位の第一原理計算に基づく鉄鋼材料の固溶強化メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K17939
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

譯田 真人  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主任研究員 (00550203)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード転位 / 第一原理計算 / 固溶強化 / 鉄
研究実績の概要

平成29年度は,鉄鋼材料の力学特性に影響を与える侵入型元素にも着目し解析を行った.数種の添加元素が転位芯近傍に同時に存在する場合のらせん転位との相互作用について,第一原理計算に基づき検討を実施した.鉄鋼材料には種々の添加元素が同時存在していることから,より現実に近い状況での評価を実施することができた.また電子・原子論解析から得られた添加元素の影響に関する知見を,メゾ・マクロスケールの力学特性へと受け渡すモデルについて,複数の転位間の相互作用を扱うモデルの検討を実施した.
研究期間全体を通じて,電子論に基づく第一原理計算により体心立方格子構造をもつ鉄中のらせん転位と種々の添加元素の相互作用を系統的に評価した.これによって転位の第一原理計算に基づき鉄鋼材料の固溶強化を議論する枠組みを構築した.体心立方格子構造をもつ鉄の固溶強化に関する系統的な電子・原子論的知見,および相互作用の起源に関する情報を獲得することができた.さらには第一原理計算から得られた知見に基づき,添加元素が降伏強度などの巨視的な力学特性に与える影響を予測する理論モデル,あるいはメゾスケールモデルの基盤構築を行った.このメゾスケールモデルは転位運動を粗視化することで,長い時間スケールでの転位ダイナミクスを扱うものである.これらの電子・原子論解析,および理論モデル,メゾスケールモデルによる成果は,添加元素による鉄鋼材料の強化を検討するうえで基礎的知見になると考える.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Chemical misfit origin of solute strengthening in iron alloys2017

    • 著者名/発表者名
      Masato Wakeda, Tomohito Tsuru, Masanori Kohyama, Taisuke Ozaki, Hideaki Sawada, Mitsuhiro Itakura, and Shigenobu Ogata
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 131 ページ: 445-456

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.actamat.2017.04.017

    • 査読あり
  • [学会発表] 階層的モデリングによる鉄合金中の転位解析2018

    • 著者名/発表者名
      譯田真人,新里秀平,尾方成信
    • 学会等名
      日本金属学会2018年春季(第162回)講演大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 鉄の転位芯近傍における置換型固溶元素と炭素の相互作用解析2017

    • 著者名/発表者名
      譯田真人,尾方成信
    • 学会等名
      日本機械学会第30回計算力学講演会
  • [学会発表] 格子欠陥の第一原理計算に基づく構造材料の力学特性予測2017

    • 著者名/発表者名
      譯田真人,尾方成信
    • 学会等名
      第27回日本MRS年次大会
    • 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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