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2006 年度 実績報告書

ナノ結晶分散金属ガラスの破壊挙動の分子動力学解析とそれに基づく高延性化指針の検討

研究課題

研究課題/領域番号 18029017
研究機関京都大学

研究代表者

松本 龍介  京都大学, 工学研究科, 助手 (80363414)

キーワード機械材料・材料力学 / 構造・機能材料 / ナノ材料 / 金属物性 / 分子動力学
研究概要

金属ガラスは極めて高い降伏応力や特殊な機能特性を有するものの,引張り伸びが乏しいという欠点を有する.近年,金属ガラス相中に限られた範囲の粒径のナノ結晶粒子を適切な体積分率で分散させることで,延性特性が飛躍的に改善されることが示されている.しかしながら,高延性を発現する最適な粒径や体積分率が存在する原子構造論的な原因や,粒子分散による延性改善メカニズムの詳細は明らかにされていない.また,これまでに創製されている材料では組成が大きく異なるため,結晶体積分率/粒子径/界面強度等のそれぞれが,マクロな力学特性にどのような影響を与えているのか明らかにされていない.本研究では,異なる内部構造を有するナノ結晶分散金属ガラスの破壊挙動の分子動力学解析を実施し,ナノ結晶粒子のき裂進展挙動,特に靭性に与える影響を究明することで,高延性を有するナノメタルを開発するための明確な指針を与えることが目的である.本年度は,まず,これまでに開発を行なった並列分子動力学プログラムを用いて,平面的に広い準3次元金属ガラスモデル中の切欠き底からのせん断帯の伝ぱ挙動の解析を行なった.そして,せん断帯が伝ぱし始めると局所的な温度が急激に上昇して変形抵抗が低下するため,せん断帯が伝ぱし始めると停止しないことを示した.その後,ナノサイズの結晶粒子を挿入した材料に対して同様の解析を実施し,ナノ結晶粒子にせん断帯が衝突すると,停止,分岐,あるいは屈曲するため,直線的な伝ぱは生じなくなることを明らかにした.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (6件)

  • [雑誌論文] ハイブリッドポテンシャル法を用いた鉄単結晶中のき裂進展挙動解析2007

    • 著者名/発表者名
      久保田義大, 松本龍介, 宮崎則幸
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集A編 (未定)(掲載決定)

  • [雑誌論文] Mechanical Properties of Amorphous Metal with Dispersed Nanocrystalline Particles (Molecular Dynamics Study on Crystal Volume Fraction and Size2006

    • 著者名/発表者名
      R.Matsumoto, M.Nakagaki
    • 雑誌名

      JSME International Journal, Series A Vol.49, No.4

      ページ: 513-521

  • [雑誌論文] ナノ結晶分散アモルファスの力学特性(粒子寸法効果発現についての分子動力学解析)2006

    • 著者名/発表者名
      松本龍介, 中垣通彦
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集A編 72-716

      ページ: 361-368

  • [雑誌論文] Size and volume-fraction effects of dispersed nano-crystalline particles on the elastic constants and flow stress of metallic glass2006

    • 著者名/発表者名
      R.Matsumoto, M.Nakagaki
    • 雑誌名

      Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering 14

      ページ: S47-S54

  • [雑誌論文] ナノ結晶分散アモルファス金属の力学特性(分子動力学法を用いた結晶粒子配置の影響と最大強度に関する検討)2006

    • 著者名/発表者名
      松本龍介, 宮崎則幸
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集A編 72-724

      ページ: 2000-2007

  • [雑誌論文] 準3次元条件下でのECAPによるα鉄における結晶粒微細化過程の分子動力学解析2006

    • 著者名/発表者名
      松本龍介, 林田登志男, 中垣通彦
    • 雑誌名

      材料 Jul-55

      ページ: 693-699

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公開日: 2008-05-08   更新日: 2016-04-21  

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