| 研究課題/領域番号 |
17H01238
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
尾方 成信 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20273584)
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| 研究分担者 |
石井 明男 (シャードンバオ) 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (80773340)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 塑性変形 / 素過程 / 温度依存性 / 応力依存性 |
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| 研究実績の概要 |
構造物を構成する構造材料には強度と延性と靱性が高次元でバランスすることが要求されるが、強度と延性・靱性は一般的にトレードオフの関係にある。本研究の目的は、このトレードオフ関係を打ち破る指針を与える普遍的な学理を構築し、その指針に基づき実際に材料を創製し、学理を実証することにある。その第一ステップとして、初年度である本年度は電子・原子論的解析による変形素過程の活性化条件の定量的解析を実施した。具体的には、本研究課題で対象とする各種材料（多結晶体、金属ガラス、ナノ材料）のうち、特に多結晶体、ナノ材料を対象として、これらの材料の変形中に生じる各種塑性変形の素過程について、その熱活性化頻度の応力、温度、活性化場所依存性を、分子動力学法、および加速分子動力学法を用いて定量的に解析し、それらのデーターベース化を実施した。対象とした塑性変形の過程は、Cu金属多結晶の粒界からの転位の核生成、Mg金属の双晶核生成、Fe金属中のらせん転位のキンク形成であり、いずれもこれら代表的な金属のナノ多結晶体、ナノ材料の変形を支配する重要塑性変形素過程である。解析の結果、これまで知られていないこれらの核生成およびキンク形成現象の原子スケールでの詳細を明らかにすることができた。これらの事象の発生頻度の外部応力依存性や温度依存性を解析することによって、これらの素過程の活性化体積を評価し、実験との比較を行った結果、実験と良い一致を示すことを確認した。また、実験では直接確認することが難しいこれらの素過程の発生頻度（活性化自由エネルギー）が非常に強い温度依存性を示すことを明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の予定通り順調に変形素過程の活性化条件の応力、温度依存性解析に成功し、これらのデーターを蓄積できており、おおむね順調と考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
来年度も引き続き電子・原子論的解析による変形素過程の活性化条件の定量的解析を実施する。具体的には、申請者が本年度実施した各種塑性変形の素過程について、その熱活性化頻度の応力、温度、活性化場所依存性を定量的に解析し、これをデーターベース化する。来年度はその中でも特に今年度の解析において浮き彫りになった課題である、変形双晶の活性化条件とその発生過程について詳細に検討する。データーベースを構築後、強度と延性の両立に向けた理論展開およびその実証プロセスに移る。
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