構造材料の結晶粒界・転位偏析計算システムの構築と偏析デザインによる組織制御

结构材料晶界/位错偏析计算系统的构建及偏析设计控制微观结构

• 批准号: 21H01676
• 负责人: 大沼 郁雄
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01676/
• 关键词: CALPHAD; 結晶粒界偏析; 組織制御; 鉄鋼材料; 銅合金; 熱力学・拡散データベース; アルミニウム合金; 格子欠陥; 核生成・析出

鉄鋼材料をはじめ各種構造材料において，溶質元素や不純物元素の粒界偏析が材料の組織と特性に多大な影響を及ぼすことが知られている．粒界偏析に起因する構造材料の組織と特性を制御するためには，ランダム粒界に加え小角粒界や対応粒界等の低エネルギー粒界における多種元素の偏析挙動を定量的に予測する必要があるが，現時点で実現されていない．本研究では鉄鋼材料，Al基およびCu基各合金の多種類の偏析元素を対象に，(1)複合偏析の相互作用効果，(2)結晶粒径，(3)粒界エネルギー，(4)転位密度および，(5)粒界・転位偏析の温度依存性を考慮して，CALPHAD法を援用した偏析濃度計算システムを構築し，実験結果と比較してその精度を検証する．R4年度は銅合金の熱力学・拡散データベースを用いて熱力学計算ソフトウェアのThermo-Calcにより計算されるCu母相と粒界相の自由エネルキーと，Cu母相中の偏析元素の拡散係数を，アプリケーション・プログラミング・インターフェースのTQ-Interfaceを介して，本研究で開発を進めている粒界偏析計算プログラムに取り込み，多種類の微量偏析元素を含有するCu中における熱処理温度と熱処理時間を考慮した多成分系複合偏析計算システムを構築した．CuにNiとSi等を添加したCu-Ni-Si合金は高強度と比較的高い導電性を兼備するコルソン合金として実用に供されている．R4年度に構築した銅合金の粒界偏析計算システムを用いて，Cu多結晶材料中のNiとSiの偏析挙動を計算した結果，Siは単独でもCuの結晶粒界に偏析するが，Niは単独では偏析しない結果が予測され，一方，NiとSiを複合添加したCu-Ni-Si３元系合金ではNiが顕著に偏析するようになることが予測された．この結果はコルソン合金中のNi2SiあるいはNi5Si2金属間化合物の選択的析出の組織制御を示唆する結果と考えられる．

This paper examines the effects of various kinds of materials, soluble elements, grain boundary segregation, grain boundary segregation, grain boundary segregation Fine grain boundary, small angle grain boundary, small angle grain boundary, (3) temperature dependence of grain boundary, (4) potential density, (5) temperature dependence of grain boundary segregation, CALPHAD method is used to calculate the temperature dependence of grain boundary. The results show that the precision of the Cu parent phase is much higher than that of the Cu parent phase, and the number of segregation elements in the Cu parent phase is much higher than that of the Cu parent phase. In this study, the calculation of grain boundary segregation was conducted and the calculation of grain boundary segregation was carried out. Many kinds of microsegregation elements contain the temperature, time, temperature, temperature, temperature, Calculation of grain boundary segregation of "alloy". In Cu multi-crystal materials, the results of Ni Si segregation behavior calculation, Si single Cu test and grain boundary segregation test, and Ni segregation test results are significant, respectively. Ni Si complex addition of Cu-Ni-Si3 elemental alloys. Ni tests show that the precipitation of the selected Ni2Si intermetallic compounds in Ni5Si2 alloys is affected by the precipitation of Ni5Si2 intermetallic compounds.

项目成果

Acceleration of phase diagram construction by machine learning incorporating Gibbs' phase rule

• DOI: 10.1016/j.scriptamat.2021.114335
• 发表时间: 2021-10-20
• 期刊: SCRIPTA MATERIALIA
• 影响因子: 6
• 作者: Terayama, Kei;Han, Kwangsik;Tamara, Ryo
• 通讯作者: Tamara, Ryo

Fe-Zn系合金の状態図とαFe/溶融Znの界面反応

Fe-Zn合金相图及αFe/熔融Zn界面反应

• 发表时间: 2021
• 作者: Fukami Kazuhiro;Sakurai Akihiro;Tsujimoto Takamitsu;Yamagami Masaki;Kitada Atsushi;Morimoto Kota;Nishioka Kiho;Nakanishi Shuji;Yoshikane Yusuke;Nagao Toshimitsu;Katayama Jun-ichi;Murase Kuniaki;大沼 郁雄，韓 光植，李 仁鎬，貝沼 亮介
• 通讯作者: 大沼 郁雄，韓 光植，李 仁鎬，貝沼 亮介

Formation and growth behavior of intermetallic compound phases in the interfacial reaction of solid Fe / liquid Zn at 450?°C

450℃固Fe/液Zn界面反应中金属间化合物相的形成和生长行为

• DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.161562
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Alloys and Compounds
• 影响因子: 6.2
• 作者: Han Kwangsik;Lee Inho;Ohnuma Ikuo;Kainuma Ryosuke
• 通讯作者: Kainuma Ryosuke

Experimental determination of phase diagram involving silicides in the Fe-Si binary system

• DOI: 10.1016/j.jallcom.2022.165810
• 发表时间: 2022-10-25
• 期刊: JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
• 影响因子: 6.2
• 作者: Han, K.;Saito, M.;Kainuma, R.
• 通讯作者: Kainuma, R.