| 研究課題/領域番号 |
16H02387
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
大谷 博司 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70176923)
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| 研究分担者 |
飯久保 智 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (40414594)
徳永 辰也 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (40457453)
榎木 勝徳 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (60622595)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 状態図 / 相平衡 / 電子論計算 |
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| 研究実績の概要 |
状態図は，物質の状態や相平衡の情報をもたらし，材料開発における重要な役割を担っている．近年，第一原理計算による原子配置や格子振動のエントロピーの計算手法が確立され，有限温度の物性値を計算状態図に応用することが可能になってきた．一方，第一原理計算は構造と原子番号の情報が必要であり，実験により同定された結晶構造の情報が不可欠であるため，未知の系においてその安定構造を予測することが困難であった．そこで本研究ではConvex hullを用いた第一原理計算ベースの基底状態解析により，目的の相が他の相に対して有する相対的安定性を計算する手法と準安定性を克服する方法論の開拓に取り組むことを目的としている．本研究では研究期間中にこの手法を実用材料に対して適用し，Al-Cu-Mg-Zn四元系合金の基底状態解析に基づく熱力学的解析，FeにBとC，MoとB，PとCを添加した合金系の状態図計算を行った．具体的には，第一原理計算を用いて評価したFe-B-C, Fe-Mo-BおよびFe-P-C三元系各相の熱力学量をCALPHAD法に導入して熱力学的解析を行い，平衡状態における相平衡を明らかにした．本年度は，半導体リードフレームやコネクタ端子の材料として開発が進められており，実験値が豊富なCu-Ni-Si三元系を対象に，CALPHAD法を用いて作成した状態図と，実験値を使わずに電子論計算だけを用いて作成した状態図を比較しながら，この電子論計算状態図の計算手法の有効性と課題について検討した．その結果電子論計算値だけを用いた状態図ではCALPHAD状態図とはやや異なる平衡が見られたため，自由エネルギーを数kJ/mol前後補正して相境界を再現することで，両者の差異を定量的に評価した．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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