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2012 年度 実績報告書

材料変形のナノスケールスローダイナミックスモデリング

研究課題

研究課題/領域番号 22656030
研究機関大阪大学

研究代表者

尾方 成信  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20273584)

研究分担者 君塚 肇  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (60467511)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワードスローダイナミクス / 時間スケール粗視化 / 分子動力学法 / 自由エネルギー / 炭素 / 鉄 / 拡散
研究概要

昨年度開発に成功したAdaptive boost MD法は、独立したプログラムコードとして存在し、並列計算の観点からは十分に最適化されていなかったが、これを初年度開発した並列マルチレプリカMD計算機コードに組み込むことで、並列化効率を飛躍的に上昇させた。そして、このAdaptive boost MD法を用いて、合金材料の機械的特性を論じる上で不可欠な知見である、金属材料中の不純物と欠陥との相互作用およびそれらの運動の同時解析を行った。具体的には、鉄中の炭素が転位との相互作用下において、いかに拡散するかの解析を実施した。その結果、転位の性格に依らず、転位中での炭素の拡散方向は結晶方位によって唯一に決まる共役バーガースベクトル方向であることを発見した。そして、従来から言われてきた転位線に沿っての極めて高速な拡散現象は71度混合転位を除いて生じないことを予測した。これらを総合すると、71度転位以外の転位中の炭素拡散現象は、転位の運動と強い相関があることが示された。そしてこのように、炭素と転位の協調運動が発現する場合、その有効活性化エネルギーは温度によって変化し、同時に活性化エントロピーも温度によって変化することを示した。また、転位中の炭素原子の数密度が大きくなることによって、転位の動きは徐々に遅くなり、炭素が飽和すると転位の運動は強く拘束されることも明らかにした。これにより、侵入型溶質元素による転位運動の拘束のメカニズムを原子レベルから明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Conjugate channeling effect in dislocation core diffusion: carbon transport in dislocated BCC iron2013

    • 著者名/発表者名
      Akio Ishii
    • 雑誌名

      PLoSONE

      巻: 未定 ページ: 未定

    • 査読あり
  • [学会発表] 格子欠陥における原子拡散と材料変形のモデリング2013

    • 著者名/発表者名
      尾方成信
    • 学会等名
      日本物理学会春季大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-20130326
    • 招待講演
  • [学会発表] Atomistic modeling of diffusion dynamics in metals2012

    • 著者名/発表者名
      S.Ogata
    • 学会等名
      6th International Conference on Multiscale Materials Modeling (MMM2012)
    • 発表場所
      Biopolis, Singapore
    • 年月日
      20121015-20121019
    • 招待講演
  • [学会発表] Modeling and simulation of diffusion behavior of hydrogen and carbon in iron2012

    • 著者名/発表者名
      S.Ogata
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Steel Science, (ISSS 2012)
    • 発表場所
      関西セミナーハウス
    • 年月日
      20120527-20120530
    • 招待講演
  • [学会発表] Atomistic modeling of diffusion dynamics2012

    • 著者名/発表者名
      S.Ogata
    • 学会等名
      Nuclear Materials Conference (NuMat2012)
    • 発表場所
      大阪国際交流センター
    • 年月日
      2012-10-21

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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