| 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 / 双晶変形 |
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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、本年度も初年度から引き続き電子・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した。具体的には、初年度の研究で特に興味深い挙動を示したMg金属中の{10-12}双晶核生成およびその成長過程を対象として、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。Mgの双晶変形は、同材料がHCP結晶構造を有していること、同材料の自由な変形を確保するために不可欠な変形モードであること、そしてその活動開始応力が室温できわめて低いことから、底面のすべり変形とともに非常に頻繁に観察される変形素過程である。しかしながらなぜ活動開始応力がほとんどゼロであるのか、また双晶核生成や成長過程での具体的な原子の動きがどうなっているのかについては全く明らかになっていなかった。本研究で実施した解析の結果、双晶過程における原子シャッフリングと呼ばれる原子の局所変位が、この双晶変形を支配していることを明らかにした。またこの過程の発生頻度はきわめて高い温度依存性を示し、ごく低温ではその活動開始応力はきわめて高いが、室温程度ではそれが低下しほとんどゼロになることがわかった。これは、原子シャッフリングというきわめて局所的な原子配置の変化が変形を支配していることによるもので、それが理由で高い温度敏感性を有する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)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
各種素過程のデーターベース化を順調に進めるだけでなく、これまで知られていないMgの双晶変形の根源的メカニズムを明らかにすることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに蓄積した塑性変形の素過程の温度、応力依存性のデーターベースを活用して、強度と延性を両立する理論構築へと展開する。また、これまでの解析の中で非常に興味深い挙動を示す塑性変形の素過程があるため、それらについてはさらに深く掘り下げて検討する。また変形が十分に理解されていない、アモルファス材料の変形素過程の解析もこれから取り組む予定である。
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