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論文

Anomalous solution softening by unique energy balance mediated by kink mechanism in tungsten-rhenium alloys

都留 智仁; 譯田 真人*; 鈴土 知明; 板倉 充洋; 尾方 成信*

Journal of Applied Physics, 127(2), p.025101_1 - 025101_9, 2020/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:24.67(Physics, Applied)

体心立方格子(BCC)を有する金属内の合金元素は強化や軟化機構を発現し、その影響は温度や濃度に依存して、複雑に変化する。本研究では、タングステン合金を対象として、転位モデルの第一原理計算と固溶強化機構の理論モデルを組み合わせて合金元素の影響をユニバーサルに評価する方法を検討した。BCC金属では、転位運動はキンク機構に基づく熱活性化過程であるため、合金元素が活性化エネルギーに与える影響を直接計算し、温度と濃度および合金元素の種類に依存した力学特性を評価した。

論文

Chemical misfit origin of solute strengthening in iron alloys

譯田 真人*; 都留 智仁; 香山 正憲*; 尾崎 泰助*; 澤田 英明*; 板倉 充洋; 尾方 成信*

Acta Materialia, 131, p.445 - 456, 2017/06

 被引用回数:15 パーセンタイル:73.18(Materials Science, Multidisciplinary)

多くの合金元素が転位芯と強い相互作用を示す一方、SiやPやCuなどのいくつかの元素では転位のパイエルスポテンシャルを低下させる。本研究では第一原理計算を用いて、"Easy-core"転位構造とそれらの合金元素が積層欠陥エネルギー表面の変化と強く相関があることを示した。さらに、相互作用エネルギーを用いて希薄合金の臨界分解せん断応力を推定し、実験とよく一致することを示した。

論文

Atomistic simulation of shear localization in Cu-Zr bulk metallic glass

尾方 成信*; 清水 大志; Li, J.*; 譯田 真人*; 渋谷 陽二*

Intermetallics, 14(8-9), p.1033 - 1037, 2006/08

 被引用回数:103 パーセンタイル:97.03(Chemistry, Physical)

Cu$$_{57}$$Zr$$_{43}$$金属ガラス(Bulk Metallic Glass: BMG)のモデルシステムを用い、せん断変形の分子動力学シミュレーションを実施した。計算の結果、静水圧的及びせん断平面に垂直方向の応力の両方がせん断応答に影響を及ぼすことが確認された。せん断の局所化及びせん断帯の生成の現象は、小規模システム(原子数2,000)及び大規模システム(同524,288)の両方に見られた。

口頭

Effect of transmutation products on materials properties in tungsten alloys

都留 智仁; 鈴土 知明; 譯田 真人*; 尾方 成信*; Daryl, C.*

no journal, , 

タングステン合金は高融点、高熱伝導特性を有し核融合炉の構造材料の候補として考えられている。タングステンは中性子照射によってReやOsなどの5d金属へ核変換されるため、それらの核変換生成物の材料特性への影響の理解が不可欠である。本研究では、機械特性に着目し塑性変形の基礎となる転位運動とReやOsとの相互作用を第一原理計算によって求めるとともに、オロワンモデルに基づく転位運動の基礎理論と組み合わせることによって、温度や不純物濃度に対する降伏応力への影響を評価した。

口頭

First-principles study on effect of Re, Os and 5d solutes on dislocation motion in W alloys

都留 智仁; 鈴土 知明; 譯田 真人*; 尾方 成信*; Daryl, C.*

no journal, , 

タングステンは中性子照射によってReやOsなどの5d金属へ核変換されるため、それらの核変換生成物の材料特性への影響の理解が不可欠である。本研究では、機械特性に着目し塑性変形の基礎となる転位運動とReやOsとの相互作用を第一原理計算によって求めるとともに、理論モデルを用いて温度や不純物濃度に対する降伏応力への影響を評価する。さらに他の5d元素との比較することで転位運動に及ぼす影響を電子の結合状態に基づき評価する。

口頭

BCC合金の機械特性に対する合金元素の影響

都留 智仁; 鈴土 知明; 譯田 真人*; 尾方 成信*

no journal, , 

BCC金属における転位運動の合金元素の影響としてW合金を例に考え、第一原理計算を用いてWの核変換生成物としてReやOs元素の照射欠陥挙動への影響を評価する。転位運動への影響に対してオロワンモデルに基づく転位運動の基礎理論を適用し、希薄合金に対する温度や不純物濃度に対する降伏応力への影響を評価した。ハイエントロピー合金ではこのような希薄合金の取扱いはできないため、Special Quasi-Random Structureによる転位芯構造を構築し、機械特性の評価方法を検討する。

口頭

DFT-based predictions of the effect of solutes on dislocation motion in bcc and hcp alloys

都留 智仁; 鈴土 知明; 板倉 充洋; 山口 正剛; 譯田 真人*; 尾方 成信*; Chrzan, D.*

no journal, , 

BCCとHCP金属内の合金元素は軟化現象などの塑性変形のモードの変化に大きく影響する。本研究では、様々な結晶系に対する転位モデルの第一原理計算と固溶強化機構の理論モデルを組み合わせて合金元素の影響をユニバーサルに評価した。BCC金属では、転位運動はキンク機構に基づく熱活性化過程であるため、合金元素が活性化エネルギーに与える影響を直接計算することで、温度に依存した力学特性を評価した。また、HCP金属では、転位が存在する面を合金元素が変化させることで、すべり系が変化することを明らかにした。

口頭

Effect of solutes on dislocation motion in dilute hcp and bcc alloys

都留 智仁; 板倉 充洋; 山口 正剛; 鈴土 知明; 譯田 真人*; 尾方 成信*; Chrzan, D.*

no journal, , 

合金元素に関連した転位運動が積層欠陥エネルギーへの影響や古典的な強化則で表されるFCC金属と異なり、BCCやHCP金属における合金元素は温度や合金元素の濃度に依存して特異な変化を生じることが知られている。近年、第一原理計算に基づく原子モデルを用いた転位の解析が行われるようになり、詳細なメカニズムの解明が進んでいる。本研究では、BCC合金に対して、転位運動の基礎となるキンク形成とキンク運動の二つの熱活性化過程に対する合金元素の影響を第一原理計算を用いて詳細に評価し、ひずみ速度と負荷応力に関するオロワンの関係と組み合わせて、合金元素の力学特性への影響を予測した。また、HCP金属では、結晶構造の異方性によって塑性変形に異方性が生じるが、合金元素の添加によって転位芯構造の安定性が変化し、主すべり系が変化することで変形モードが変化することを明らかにした。

口頭

A Numerical description of the motion of screw dislocation around solutes in tungsten alloys

都留 智仁; 鈴土 知明; 板倉 充洋; 譯田 真人*; 尾方 成信*

no journal, , 

BCC合金の変形は、温度と合金元素の濃度に強く依存して変化することが知られており、Cottrellによる格子間原子の転位への固着によるという従来の説や、温度への依存性を転位運動の摩擦力によって説明するConradの説など、古くから多くの研究が行われてきた。しかし、BCC合金における軟化現象などのメカニズムは従来の機構によって説明することが困難である。BCC金属では、転位運動はキンク機構に基づく熱活性化過程であるため、合金元素が活性化エネルギーに与える影響を直接計算し、温度と濃度および合金元素の種類に依存した力学特性を評価した。また、有限温度の転位運動のダイナミクスを直接解析する手法を構築し、合金元素の影響を包括的に議論する。

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