2014 Fiscal Year Annual Research Report
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24560091
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
下川 智嗣 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (40361977)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 格子欠陥 / 計算力学 / 原子シミュレーション / 異相界面エネルギー / 転位 / 界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
硬質相と延性相の2相ナノスケール組織複合材料の格子定数の差によるミスフィット，界面の構造（整合界面・半整合界面），強化材の大きさが材料の力学特性や塑性現象にどのように影響するのかを原子シミュレーションを用いて解析した．解析対象は，単純な二次元三角形格子用いて，延性材の母相中に直径dの円形状の硬質相である強化材を含む複合組織とする．格子ミスフィットの影響を検討するために，母相に対して±5%の格子定数を有する硬質相モデルを作製した．
まず，界面エネルギーのd依存性を検討した．整合界面モデルではdに応じて界面エネルギーが線形的に大きくなり，一方で，半整合界面モデルでは界面エネルギーがdによってあまり変化しないことが理解できた．このことから，整合界面から半整合界面に遷移する臨界dは，約5 nmであることが理解できた．
次に，塑性変形と界面構造の関係を検討するために，整合・半整合界面を有する複合組織モデルに対して引張・圧縮変形シミュレーションを実施した．初期転位放出応力について，半整合界面に存在するミスフィット転位が転位源として機能し，降伏応力が整合界面モデルよりも小さいことが理解できた．また，整合界面モデルの降伏応力はdに依存しないが，格子ミスフィットに起因して生じる硬質相内の静水圧成分に影響を受けていることが確認できた．その後，変形が進行した後の異相界面転位数を初期状態の転位数で正規化したところ，dが小さいときは整合界面，dが大きいときは半整合界面となっており，その遷移粒径は，先述した臨界dとほぼ等しかった．つまり，初期状態の異相界面構造は初期降伏現象に強く影響を与えるが，その後異相界面構造はエネルギー的に安定な構造を選択するため，格子ミスフィットの大きさが流動応力に強く影響を与えることが理解できた．
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