マグネシウム合金の計算材料科学

Computational materials science for magnesium alloys

都留 智仁   ; 眞山 剛*

Tsuru, Tomohito; Mayama, Tsuyoshi*

マグネシウム(Mg)合金は、構造材料や生体材料として幅広い応用が拡大している。一方で、力学特性や耐食性には改善の余地があることに加え、顕著な塑性異方性に起因して構造設計や変形挙動の予測に関する課題も多く、現在も材料設計/プロセス設計に基づく材料開発が盛んに行われている。本稿では、Mg合金の力学特性に対する計算材料科学研究として、第一原理計算を用いた合金化による機械的性質への影響を非経験的に評価するための手法、および、結晶塑性有限要素法を用いた多結晶挙動および不均一変形の解析方法について、計算手法に関する基本的な枠組みと具体的な解析例を紹介する。

Magnesium (Mg) alloys have a wide range of expanding applications as structural materials and biomaterials. On the other hand, there is room for improvement in mechanical properties and corrosion resistance, and there are many issues related to structural design and prediction of deformation behavior due to their remarkable plastic anisotropy, and material development based on material/process design is still actively conducted. In this paper, as computational materials science research into the mechanical properties of Mg alloys, we introduce a method for non-empirical evaluation of the effect of alloying on mechanical properties using first-principles calculations, and an analysis method for polycrystalline behavior and non-uniform deformation using the crystal plasticity finite element method, together with specific analysis examples.