Mechanistic insights into deformation, load redistribution, and stress partitioning in high-strength dual-phase medium-entropy alloys

Gu, G. H.*; Ha, H.*; Harjo, S.; Gong, W.; Louzguine-Luzgin, D. V.*; Kim, H. S.*

Materials Science & Engineering A, 943, p.148818_1 - 148818_10, 2025/10

https://doi.org/10.1016/j.msea.2025.148818

High-strength structural alloys are essential for advanced engineering. This study explores the mechanical behavior of a dual-phase AlCoNiV medium-entropy alloy (MEA) with FCC and BCC phases. The alloy shows excellent performance, with a yield strength of 1148 MPa, tensile strength of 1556 MPa, and 40% uniform elongation. In-situ neutron diffraction and EBSD analyses reveal that strength originates from the intrinsic responses of both phases. The BCC phase carries more load, while dislocation buildup at phase boundaries enhances strength via hetero-deformation-induced (HDI) strengthening. Synergistic effects, including stress partitioning and load redistribution, further improve mechanical performance. These findings highlight the role of phase-specific properties and interphase interactions in alloy robustness and offer insights for microstructural optimization.

Dual nanoprecipitation and nanoscale chemical heterogeneity in a secondary hardening steel for ultrahigh strength and large uniform elongation

Wang, S.*; Wang, J.*; Zhang, S.*; Wei, D.*; Chen, Y.*; Rong, X.*; Gong, W.; Harjo, S.; Liu, X.*; Jiao, Z.*; et al.

Journal of Materials Science & Technology, 185, p.245 - 258, 2024/06

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.10.048

Nanoprecipitates and nanoscale retained austenite (RA) with suitable stability play crucial roles in determining the yield strength (YS) and ductility of ultrahigh strength steels (UHSSs). However, owing to the kinetics incompatibility between nanoprecipitation and austenite reversion, it is highly challenging to simultaneously introduce high-density nanoprecipitates and optimized RA in UHSSs. In this work, through the combination of austenite reversion treatment (ART) and subsequent flash austenitizing (FA), nanoscale chemical heterogeneity was successfully introduced into a low-cost UHSS prior to the aging process. This chemical heterogeneity involved the enrichment of Mn and Ni in the austenite phase. The resulting UHSS exhibited dual-nanoprecipitation of Ni(Al,Mn) and (Mo,Cr) C and nanoscale austenite stabilized via Mn and Ni enrichment. The hard martensitic matrix strengthened by high-density dual-nanoprecipitates constrains the plastic deformation of soft RA with a relatively low fraction, and the presence of relatively stable nanoscale RA with adequate Mn and Ni enrichment leads to a marginal loss in YS but keeps a persistent transformation-induced plasticity (TRIP) effect. As a result, the newly-developed UHSS exhibits an ultrahigh YS of 1.7 GPa, an ultimate tensile strength (UTS) of 1.8 GPa, a large uniform elongation (UE) of 8.5 percent, and a total elongation (TE) of 13 percent. The strategy of presetting chemical heterogeneity to introduce proper metastable phases before aging can be extended to other UHSSs and precipitation-hardened alloys.

Summary of the working group C on accelerator systems

町田 慎二*; Huang, H.*; Saha, P. K.

Proceedings of 68th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High Intensity and High Brightness Hadron Beams (HB2023) (Internet), p.670 - 674, 2023/12

https://doi.org/10.18429/JACoW-HB2023-FRA2I3

This is the summary of all presentations and discussions of the working group C on the accelerator systems as a role of convener of this working group at the 68th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity and High-Brightness Hadron Beams, named HB2023 held at CERN during October 9-13, 2023. The talks were selected keeping 100% geographical balance and covering all parts of circular accelerators at present and future ones. The presentations were chaired sharing by 3 conveners and a report was presented by me at the final day. This summary gives an overview of the accelerator systems of mostly all high-intensity accelerators worldwide presently operating, upgrade strategies and new techniques for next generation accelerators.

decay of exotic P and S isotopes with neutron number near 28

Tripathi, V.*; Bhattacharya, S.*; Rubino, E.*; Benetti, C.*; Perello, J. F.*; Tabor, S. L.*; Liddick, S. N.*; Bender, P. C.*; Carpenter, M. P.*; Carroll, J. J.*; et al.

Physical Review C, 106(6), p.064314_1 - 064314_14, 2022/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.106.064314

ミシガン州立大学の国立超伝導サイクロトロン研究所にて、中性子過剰なリン、硫黄同位体を生成し、そこからのベータ崩壊半減期および娘核の励起準位を測定した。Pの崩壊によって得られるエネルギー準位から、この原子核の基底状態はあるいはであることが示唆された。中性子数が偶数の硫黄同位体からの崩壊様式を系統的に調べた結果、中性子数が増えるにつれてガモフテラー遷移強度の大きな準位の励起エネルギーが高くなることがわかった。これは、大規模殻模型計算によって予言されている現象に一致する。

Predictive modeling of a simple field matrix diffusion experiment addressing radionuclide transport in fractured rock. Is it so straightforward?

Soler, J. M.*; Neretnieks, I.*; Moreno, L.*; Liu, L.*; Meng, S.*; Svensson, U.*; Iraola, A.*; Ebrahimi, K.*; Trinchero, P.*; Molinero, J.*; et al.

Nuclear Technology, 208(6), p.1059 - 1073, 2022/06

https://doi.org/10.1080/00295450.2021.1988822

SKBタスクフォースは、亀裂性岩石中の地下水流動と物質移行のモデル化に関する国際フォーラムである。WPDE試験はフィンランドのオンカロ地下施設において実施された片麻岩中のマトリクス拡散試験である。複数の非収着性及び収着性のトレーサーを含む模擬地下水が試錐孔の試験区間に沿って注入された。タスク9Aは、WPDE試験で得られたトレーサー破過曲線に対する予測モデリングを行うことを目的とした。複数のチームが本タスクに参加し、異なるモデル化手法とコードを用いた予測解析を行った。この予測解析の重要な結論は、試錐孔の開口部における地下水流動に関連する分散パラメータにモデル化結果が大きく影響されることである。マトリクス拡散及び収着に関連する破過曲線のテール部に着目すると、異なるチーム間の解析結果の差異は相対的に小さい結果となった。

Evaluation report of Task 9C based on comparisons and analyses of modelling results for the ONKALO REPRO-TDE experiment

Soler, J. M.*; Keklinen, P.*; Pulkkanen, V.-M.*; Moreno, L.*; Iraola, A.*; Trinchero, P.*; Hokr, M.*; ha, J.*; Havlov, V.*; Trpkoov, D.*; et al.

SKB TR-21-09, 204 Pages, 2021/11

Task 9C of the SKB Task Force on Modelling of Groundwater Flow and Transport of Solutes (Task Force GWFTS) was the third subtask within Task 9 and focused on (1) predictive and (2) back-analysis modelling of experimental results from the REPRO-TDE in situ diffusion experiment. The test was performed at a depth of about 400 m in the ONKALO underground research facility in Finland. Synthetic groundwater containing radionuclide tracers (HTO, Cl-36, Na-22, Ba-133, Cs-134) was circulated for about four years in a packed-off interval of the so-called injection borehole. Tracer activities were additionally monitored in two observation boreholes arranged as a right-angled triangle and located at about 0.1 m wall-to-wall from the injection borehole. Eleven modelling teams participated in the modelling exercise, using different model concepts and approaches. Three main types of models were applied: (1) An analytical solution to the diffusion-retention equations, (2) continuum-porous-medium-type numerical models, and (3) microstructure-based models. The predictive model calculations were based on laboratory-based information concerning porosities, diffusion coefficients and sorption partition coefficients available in the task description. Microstructural characterisation of rock samples was also available and used by the teams using microstructure-based models.

Evaluation report of Task 9B based on comparisons and analyses of modelling results for the sp HRL LTDE-SD experiments

Soler, J. M.*; Meng, S.*; Moreno, L.*; Neretnieks, I.*; Liu, L.*; Keklinen, P.*; Hokr, M.*; ha, J.*; Vetenk, A.*; Reimitz, D.*; et al.

SKB TR-20-17, 71 Pages, 2021/07

亀裂性岩石中の地下水流動と物質移行のモデル化に関するSKBタスクフォースにおけるTask 9Bは、スウェーデンのエスポ岩盤研究所で実施された原位置長期収着・拡散試験(LTDE-SD)の試験結果のモデル化に焦点をあてたものである。10のモデリングチームによって、異なるモデル概念やコードを用いたモデル化が実施された。モデル化のアプローチは、(1)拡散方程式の解析解、(2)連続多孔質媒体中の数値計算モデル、(3)微細な不均質性(鉱物粒界,微細亀裂の分布等)を考慮した微細構造モデルの大きく3種に分類できる。異なるチームによるモデル化結果から、岩石や亀裂の表面の擾乱影響を含む岩石特性の不均質な分布、微細な亀裂の効果など、様々な異なるモデル概念の比較・評価がなされた。

Evaluation and modelling report of Task 9A based on comparisons and analyses of predictive modelling results for the REPRO WPDE experiments; Task 9 of SKB Task Force GWFTS - Increasing the realism in solute transport modelling based on the field experiments REPRO and LTDE-SD

Soler, J. M.*; Neretnieks, I.*; Moreno, L.*; Liu, L.*; Meng, S.*; Svensson, U.*; Trinchero, P.*; Iraola, A.*; Ebrahimi, H.*; Molinero, J.*; et al.

SKB R-17-10, 153 Pages, 2019/01

SKBタスクフォースは、亀裂性岩石中の地下水流動と物質移行のモデル化に関する国際フォーラムである。WPDE試験はフィンランドのオンカロ地下施設において実施された片麻岩中のマトリクス拡散試験である。複数の非収着性及び収着性のトレーサーを含む模擬地下水が試錐孔の試験区間に沿って注入された。タスク9Aは、WPDE試験で得られたトレーサー破過曲線に対する予測モデリングを行うことを目的とした。複数のチームが本タスクに参加し、異なるモデル化手法を用いた予測解析を行った。この予測解析の重要な結論は、試錐孔の開口部における地下水流動に関連する分散パラメータにモデル化結果が大きく影響されることである。マトリクス拡散及び収着に関連する破過曲線のテール部に着目すると、異なるチーム間の解析結果の差異は相対的に小さい結果となった。モデル化結果は、最終的に実測された破過曲線と比較された。

Simulation, measurement, and mitigation of beam instability caused by the kicker impedance in the 3-GeV rapid cycling synchrotron at the Japan Proton Accelerator Research Complex

Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 發知 英明; 原田 寛之; 林 直樹; 金正 倫計; 田村 文彦; 谷 教夫; 山本 昌亘; 渡辺 泰広; et al.

Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 21(2), p.024203_1 - 024203_20, 2018/02

AA2017-0659.pdf:3.34MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevAccelBeams.21.024203

The transverse impedance of the extraction kicker magnets in the 3-GeV RCS of J-PARC is a strong beam instability source and it is one of the significant issue to realize 1 MW beam power as practical measures are yet to be implemented to reduce the impedance. In the present research realistic simulation by updating the simulation code to cope with all time dependent machine parameters were performed in order to study the detail of beam instability nature and to determine realistic parameters for beam instability mitigation. The simulation results were well reproduced by the measurements, and as a consequence an acceleration to 1 MW beam power has also been successfully demonstrated. To further increase of the RCS beam power up to 1.5 MW, beam instability issues and corresponding measures have also been studied.

Theoretical elucidation of space charge effects on the coupled-bunch instability at the 3 GeV Rapid Cycling Synchrotron at the Japan Proton Accelerator Research Complex

菖蒲田 義博; Chin, Y. H.*; Saha, P. K.; 發知 英明; 原田 寛之; 入江 吉郎*; 田村 文彦; 谷 教夫; 外山 毅*; 渡辺 泰広; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2017(1), p.013G01_1 - 013G01_39, 2017/01

AA2016-0375.pdf:3.07MB

https://doi.org/10.1093/ptep/ptw169

大強度のビームを加速すると、一般にビームは不安定になることが知られている。それは、周回中のビームと加速器の機器には電磁相互作用(ビームのインピーダンス)があるからである。ビームを不安定にならないようにするためには、ビームのインピーダンスが閾値を超えなければ良いことが分かっていて、それは、インピーダンスバジェットと呼ばれている。J-PARC 3GeVシンクロトロンは、キッカーというビームを蹴り出す装置がインピーダンスバジェットを破っていることが、建設初期の段階から明らかにされており、1MWビームの達成を阻害することが懸念されてきた。今回、ビームの構成粒子自身の電荷に由来する電磁相互作用(空間電荷効果)には、ビームを安定化させる効果があることを理論的に明らかにした。また、ビームのパラメータや加速器のパラメータを適切に選べば、J-PARC 3GeVシンクロトロンのような低エネルギーのマシーンでは、従来のインピーダンスバジェットを破ることは、1MWビームを達成する上で致命傷にはならないことを実験的にも実証した。