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鈴土 知明; 都留 智仁
no journal, ,
自己格子間原子(SIA)の最安定状態を正確に知ることは照射材料の研究にとって重要である。最近の第一原理計算では、MoやWにおいて
11h
(h
0.5)方向に傾斜した自己格子間原子ダンベルがわずかに111方向のダンベルに比べて安定であるという結果が得られているが、その差はわずかであり、明確なコンセンサスは得られていなかった。本研究ではMoおよびWについて高精度の第一原理計算を行い、この問題の最終的な答えを出すこと、および両金属においてSIAが傾斜しやすい物理的メカニズムを明らかにすることを目標とした。
都留 智仁; Lobzenko, I.; 椎原 良典*; Wei, D.*; 山下 真一郎; 板倉 充洋; 他10名*
no journal, ,
ハイエントロピー合金(HEA)は、5元素またはそれ以上の成分が高濃度で混合した結晶構造を持つ合金として定義される。FCC構造とBCC構造でそれぞれCoCrFeNiMn(Cantor)合金とZrNbTaTiHf(Senkov)合金という強度と延性を両立した合金系が発見されており、これらの組成を軸にさらに優れた合金系の開発が行われている。力学特性の向上に対する機構は、格子の局所ひずみに対応する平均二乗原子変位(MSAD)による効果に加えて、FCC構造では双晶形成、BCC構造では特異な転位運動が重要な役割を果たしている。本研究では、FCC構造とBCC構造を有するHEAを対象に、第一原理計算に基づくシミュレーションを用いて欠陥構造の諸特性について検討する。MoNbTaVWとZrNbTaTiHfの2つのBCC-HEAにおけるRandom構造と800KのMC計算から得られた短距離秩序を有する構造に対して、135のサイトに転位双極子が導入された際のエネルギーの分布を評価した。その結果、2つの合金ではMSADが大きく異なっており、格子のひずみが大きなZrNbTaTiHfでは転位の形成エネルギーが小さくなることがわかった。
濱里 恒彦*; 松川 義孝*; 辻村 一葉*; 坂口 知聡*; 連川 貞弘*; 本間 佳哉*; 藪内 聖皓*; 山口 正剛
no journal, ,
G相Ni
Si
Mn
は、軽水炉の圧力容器を脆化させる要因の一つとして、最近注目されている金属間化合物である。本研究では、第一原理からの定圧比熱計算における各種の問題について整理して報告する。
森 英喜*; 板倉 充洋; 奥村 雅彦; 椎原 良典*; 松中 大介*
no journal, ,
転位進展は金属材料の塑性変形の最も基本的かつ重要な素過程の一つである。転位芯構造は数十原子程度で構成されることが多いため原子モデリングによる解析が非常に有効である。経験的原子間ポテンシャルに基づいた分子動力学(MD)シミュレーションは数十万数百万原子を扱うことが可能であり、多様な条件での解析が可能である。しかしながら、従来の原子埋め込み(EAM)ポテンシャルでは、複雑な電子状態による多体効果や磁性の影響を十分考慮することができていない。このためパイエルス障壁などの基本的な特徴ですら密度汎関数法(DFT)に基づいた第一原理計算結果との乖離が存在した。このため、ニューラルネットワーク(ANN)を用いてDFT精度を持つBCC鉄用の原子間ポテンシャルの開発を行った。本研究では、開発したポテンシャルを用いてBCC鉄中での転位進展、特に空孔の存在が転位進展にどのような影響を与えるかを解析する。
江草 大佑*; Zhao, Y.*; 斉藤 光*; 波多 聰*; 板倉 充洋; 阿部 英司*
no journal, ,
LPSO(long period stacking/order)相などの層状構造を含むMg合金は温間加工の適用により強度が著しく向上する。その要因として、結晶回転を伴う特異な変形様式であるキンク変形の活動が影響すると考えられている。キンク変形は双晶変形・マルテンサイト変態などと異なり特定の格子対応を取らず、界面における結晶方位差に相当するマクロな結晶回転を伴う。また、Rank-1接続に基づく考察より、キンクが導入された変形組織では変位の連続性は必ずしも担保されず、弾性的な結晶回転(回位)による緩和機構の存在が示唆されている。回位を伴う緩和構造については、ナノ微粒子などで実験的に観察されているが、バルク材料においては強加工材での事例を除いて報告されていない。本研究では、収差補正電子顕微鏡を用いた高分解能直接観察およびトモグラフィ観察を用いて、層状構造(ミルフィーユ型構造: MFS)を有するMg合金中に形成されたキンク界面を三次元的に解析し、回位を含めたキンク界面近傍の局所構造を明らかにすることを目的とした。
阿部 陽介; 佐藤 裕樹*; 橋本 直幸*
no journal, ,
高エネルギー粒子照射により形成される点欠陥(格子間原子および原子空孔)の移動の活性化エネルギーは、照射下でのミクロ組織変化の予測を目的とした様々な数値計算モデルにおける重要な物理量である。本研究では、超高圧電子顕微鏡を用いた電子照射その場観察により、
鉄中の格子間原子集合体の数密度やサイズなどの時間変化を測定し、それらの温度依存性と反応速度式から導出される関係式を用いることにより、点欠陥の移動エネルギーを評価した。
Gong, W.; Harjo, S.; 眞山 剛*; 川崎 卓郎; 相澤 一也; Sun, B.*; 辻 伸泰*
no journal, ,
その場中性子回折による極低温圧縮変形中のAZ31マグネシウム合金の変形挙動と変形メカニズムを調べた。21Kでの応力-ひずみ曲線は、室温よりわずかに高い降伏応力を示したが、破断応力と破断ひずみが大幅に高くなったこと分かった。極低温でのc軸引張双晶の促進とc軸圧縮双晶の抑制が、AZ31合金の引張強さ・破断伸びともに向上させる理由であることが明らかにした。
Zn
Y
内のMgとLPSO間の応力分配と押出比の関係Harjo, S.; 相澤 一也; Gong, W.; 川崎 卓郎; 山崎 倫昭*; 河村 能人*
no journal, ,
LPSO相が約25%含まれたMgZnY合金について、高温押出後に圧縮変形させながらin situ中性子回折によってMg相とLPSO相それぞれが分担する応力を調べ、押出比(R)を大きくした時のLPSO相の強度について解明した。高温押出によってMg相の降伏応力が増大したが、Rが5.0から12.5になるとMg相の降伏応力が小さくなった。しかしながら、巨視の降伏近傍ではLPSOの相応力はRが大きくなるに伴い大きくなった。これは、LPSO相の強度がRの増加によって低下しないことを表している。