| 研究課題/領域番号 |
23560782
|
|---|
| 研究機関 | 東北大学 |
|---|
研究代表者 |
毛利 哲夫 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20182157)
|
|---|
| キーワード | クラスター変分法 / 拡散型相変態 / 変位型相変態 / スピノーダルオーダリング / 短範囲散漫散乱強度 |
|---|
| 研究概要 |
本研究では、拡散型相変態(Replacive：R変態)と変位型相変態(Displacive:D変態)を、結晶格子の原子配列及び原子変位に伴う集団的な原子の励起過程として捉え、R変態には濃度波（規則度）の、D変態には結晶格子の格子波の、それぞれの励起・増幅・伝播の過程として記述するのが目的である。従って、実空間における相変態挙動をk空間における波動の問題に焼き直すことに本質がある。これらは、対象とする合金系の自由エネルギーを実空間で記述し、次に、k空間にフーリエ変換して安定性の解析を行うことで可能となる。フーリエ変換する際に、系の一様な状態（配列、変位）からのずれを波動として扱うことになる。
前年度までに、Fe-Pt系とFe-Ni系を対象にした第一原理からの解析を実行しており、共に、disorder-L10変態に伴うスピノーダルオーダリング線の導出、散漫散乱強度や変態次数等の計算において多くの知見を得た。今年度は、Fe-Ni系に対してさらに付加的な計算を実行し、散漫散乱強度の積分値の温度依存性を求めた。一般に積分散漫散乱強度は自己相関関数になるために、濃度一定の条件下での温度依存性を計算すると、積分強度は一定に保たれるはずである。しかし、多くの自由エネルギーは数値計算/近似計算で求める為に、厳密には保存されない。本研究では、Cluster Variation Method（クラスター変分法；以下CVM）の自由エネルギーを用いているが、汎用されているBragg-Williams近似(ブラッグウィリアムス近似：以下BW)と比較を行ったところ、明らかにCVMではBWに比べて積分強度の発散が低温度まで抑制されることが確認された。 又、連続変位クラスター変分法の高近似度の計算を開始した。
|
| 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
Fe-Ni系では前年度までの計算に加えて新たに積分強度の計算を行い、これまで用いてきた自由エネルギーの妥当性について確認をすることができた。又、前年度から継続して、当初の予定には入っていなかったFe-Niのインバー特性の起源についても相平衡・相安定性の観点からの検討を深めた。又、これらの結果を国内会議は勿論、国際会議においても招待講演を含む複数の会議において発表するなど極めて積極的な学会活動を行った。論文誌への掲載、投稿も複数回にわたり、当初の計画通り、あるいは、それ以上の進展が見られたと思われる。しかし、一方において、格子波を取り扱う際の計算手法である連続変位クラスター変分法（Continuous Displacement CVM:以下CDCVM）は、四面体近似なる高近似度のプログラミングの開発に取り掛かったが、格子変位の自由度が小さな場合には結果が得られたものの、Bravais格子点からの変位を細かくとることには成功していない。これは、変位量を小さくとればとる程、記憶領域の占有量が増大する為に通常の計算には限界が生じる為であるが、数値計算の精度を落とすことなく、限定された記憶容量で有意な結果を得るためにはアルゴリズムに修正を加える必要がある。今年度はこの課題に取り組んだ。相応の結果が得られて、年度末の学会では一部の公表を行ったが、最終的には並列計算を行う必要があり、これは今後の課題となって残っている。こうしたことを総合的に考えると、（２）おおむね順調に進展しているとの自己評価が妥当と判断される。
|
| 今後の研究の推進方策 |
既に当初申請した研究期間を過ぎているため、早急に取りまとめを行う。方針としては、スピノーダルオーダリングの計算は極めて成功裏に進行してきたため、濃度波に関するFe-PtおよびFe-Niに関するこれまでの成果を整理し、汎用的な手法として確立する。又、他の系への拡張計算も視野に入れる。次に、連続変位クラスター変分法（Continuous Displacement CVM:以下CDCVM）の計算に力を傾注する。CDCVMは一部成功しており、予備的な結果が得られているために、高近似度の計算（特に四面体近似）に拡張する。Lennard-Jones系の計算を行い、単ノードの計算から並列計算に拡張する。この過程でスーパーコンピューターを用い、大規模並列計算への可能性を探る。これは、格子波を精度よく記述するためには、Bravais格子点の周囲に原子が変位し得る準格子点を多数導入することが望ましいからであるが、単ノードの計算では記憶容量において難があり実行が難しい。 次に、濃度波と格子波の統一的な記述法の確立を試みる。
言うまでもなく、国際会議を始めとして、できる限り多くの学会に発表し、加えて論文発表を行う。
|
| 次年度の研究費の使用計画 |
プログラムのチューニング等の為に、計算結果の可視化等の一連のポスト処理に遅れが生じ、これに関連する計算サーバーやそれに付随するソフトウェア等の購入を見合わせた。
引き続きスーパーコンピューターの利用を行うが、高性能の計算機（スーパーコンピューター）を用いることでデータの量が増大しており、これのポスト処理には別途にサーバーとソフトを購入して、解析を行っていく。又、スーパーコンピューターを用いたことで、大規模計算が可能となり、当初期待していなかった結果も算出されている。関連の国際会議での成果発表の為の会議出張費に充当する。
|
