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尾方 成信*; 都留 智仁; 弓削 是貴*
ハイエントロピー合金; カクテル効果が生み出す多彩な新物性, p.107 - 158, 2020/05
多元素が等モル比で含まれ、準安定状態でありかつ結晶構造を有するハイエントロピー合金は、これまでの一般的な希薄合金にない特異な力学特性を示すことが知られており、それらを生かすことにより、優れた力学特性を有する構造材料が創製できるものと期待されている。特に、強度と延性の両立、低温や高温での優れた強度や変形特性、高い耐水素脆化特性や耐食性などに優れた構造材料の実現が期待されている。ハイエントロピー合金がもつ従来合金とは異なる特異な力学特性の根源は、多元素種が不規則に近い原子種配置をとっていることに起因しているのは間違いない。したがって、力学特性を根源から明らかにするためには、原子スケールにまで踏み込んで、原子構造を陽に扱うモデリングや計算機シミュレーションが必要不可欠となる。本章では、原子モデルを基本とした力学特性のモデリングの方法について紹介する。
都留 智仁; 板倉 充洋; 弓削 是貴*; 青柳 吉輝*; 下川 智嗣*; 久保 百司*; 尾方 成信*
Proceedings of 4th International Symposium on Atomistic and Multiscale Modeling of Mechanics and Multiphysics (ISAM-4) (Internet), p.59 - 62, 2019/08
ハイエントロピー合金(HEA)は結晶構造をもつ単相または多相の合金であり、主要な構成元素をもたず5種類またはそれ以上の等原子分率の組成を有している。このような状況では、変形挙動は従来の固溶強化機構では説明することができないため、変形の基礎的な機構はわかっていない。本研究では、第一原理計算を用いて体心立方(BCC)構造を有するHEA合金の転位挙動に関して検討を行った。クラスター展開に基づくSpecial quasirandom structures (SQS)を用いて、高濃度不規則固溶体を構築して、MoNbTaVWの組成を有する原子モデルに対して転位芯構造を導入した。第一原理計算の結果、局所的な変位が小さいMoNbTaVWでは、純BCC金属で見られる転位構造と同様の転位芯構造を有することがわかった。一方、その運動は純BCC金属と異なり、転位芯構造の化学的に無秩序さを反映して、Peierlsポテンシャル面が複雑に変化することがわかった。
都留 智仁; 板倉 充洋; 弓削 是貴*; 青柳 吉輝*; 下川 智嗣*; 久保 百司*; 尾方 成信*
no journal, ,
ハイエントロピー合金(HEA)は結晶構造をもつ単相または多相の合金であり、主要な構成元素をもたず5種類またはそれ以上の等原子分率の組成を有している。このような状況では、変形挙動は従来の固溶強化機構では説明することができないため、変形の基礎的な機構はわかっていない。本研究では、第一原理計算を用いて体心立方(BCC)構造を有するHEA合金の転位挙動に関して検討を行った。第一原理計算の結果、局所的な変位が小さいMoNbTaVWでは、純BCC金属で見られる転位構造と同様の転位芯構造を有するが局所変位の大きな合金系では転位芯構造が大きく広がった不均質な変位分布を持つことがわかった。
都留 智仁; 弓削 是貴*; 青柳 吉輝*; 下川 智嗣*; 久保 百司*; 尾方 成信*
no journal, ,
ハイエントロピー合金(HEA)は、主要成分を持たない5元素またはそれ以上の成分が等原子分率で混合した結晶構造を持つ合金として定義される。HEAでは、従来の希薄合金を対象とした固溶強化理論による評価が困難な一方、特異な変形機構を生じ、強化の促進や強度と延性の両立などの優れた機能の創出が期待されている。しかし、局所的な原子変位などの影響により強度が向上することなどが分かっているが、詳細な機構は明らかになっていない。そこで本研究では、第一原理計算を用いて転位構造とその特性について検討を行った。BCC相が安定なMoNbTaVWと安定性の低いZrNbTaTiHfを対象として、第一原理計算によって計算された平均二乗原子変位(MSAD)を評価した。その結果、MSADの小さなMoNbTaVWでは純BCC金属の転位芯と同様に、転位芯近傍の3つの原子が転位のBurgersベクトルをほぼ均一に持つことが確認される。一方、ZrNbTaTiHfでは、局所的な変位による弾性ひずみエネルギーの偏差が大きく、転位構造は転位芯近傍の周囲の元素の影響を受けて多様な構造を取ることがわかった。
都留 智仁; 弓削 是貴*; 青柳 吉輝*; 下川 智嗣*; 久保 百司*; 尾方 成信*
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等原子分率で混合した結晶構造を持つ合金として定義される。HEAでは、特異な変形機構によって、強化の促進や強度と延性の両立などの優れた機能の創出が期待されている。しかし、局所的な原子変位などの影響により強度が向上することなどが分かっているが、詳細な機構は明らかになっていない。本研究では、とりわけ高い強度を示すことが知られているBCC構造を持つHEAを対象として、2種類のHEAについて、第一原理計算を用いて転位構造に関する特徴について検討を行った。MoNbTaVWとZrNbTaTiHfを対象として、第一原理計算によって転位芯構造を評価した結果、局所所変位の小さなMoNbTaVWでは純BCC金属の転位芯と同様に、転位芯近傍の3つの原子が転位のBurgersベクトルをほぼ均一に持つことが確認される。一方、ZrNbTaTiHfでは、各原子の局所変位により、転位構造は転位芯近傍の元素の影響を受けて位置によって大きく変化することがわかった。
都留 智仁; Lobzenko, I.; 弓削 是貴*; 青柳 吉輝*; 下川 智嗣*; 久保 百司*; 尾方 成信*
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等原子分率で混合した結晶構造を持つ合金として定義される。HEAでは、特異な変形機構によって、強化の促進や強度と延性の両立などの優れた機能の創出が期待されている。とりわけ、BCC構造を持つHEAでは、概して高い強度を有する。しかし、組成によって延性が全く異なることがわかっており、その詳細な変形機構は明らかになっていない。本研究では、変形の素過程となる転位構造に着目し、第一原理計算によって、局所的な格子変位や短距離秩序(SRO)と転位構造の関係を検討する。