| 研究課題/領域番号 |
16K14435
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| 研究種目 |
挑戦的萌芽研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究分野 |
材料加工・組織制御工学
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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 – 2019-03-31
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| キーワード | セメンタイト / 非化学量論化合物 / 混合エントロピー |
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| 研究成果の概要 |
本研究ではFe-C二元系各相の自由エネルギーをクラスター展開・変分法を用いた理論計算により評価した．その結果，低温では化学量論組成で自由エネルギーが最小になるが，高温では炭素原子と空孔の混合エントロピーの効果によって非化学量論組成においてセメンタイトの安定化がおこる可能性が示唆された．同様の手法をフェライト，オーステナイトの一次固溶体へも適用したところ，フェライト相には準安定二相分離領域が存在し，これが低温時効における準安定炭化物の生成に関係していることも示唆された．これらの結果に基づいて，Fe-C二元系準安定平衡状態図を構成した．
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| 自由記述の分野 |
工学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
Fe-C二元系状態図は鋼の基本系であることから，これまでにもきわめて多くの研究が報告されている．しかし，この二元系は唯一の複平衡状態図として表現されていることからもわかるように，セメンタイトと黒鉛の相対的な熱力学的安定性や低温時効におけるC原子のクラスタリング，準安定炭化物の形成など，この合金系に関わる多くの未解明の問題が残されている．本研究では，人為的なパラメータを必要としない第一原理的手法によって，この状態図に隠された課題に挑戦したものであり，学術的な重要性だけでなく，鉄鋼材料の熱処理などにおける実用性においても重大な意味を持っている．
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