分子動力学に基づく非平衡・動的界面物性導出と合金組織形成過程の原子論的理解

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令和4年度では，メタダイナミクスを用いた融解エントロピーの温度依存性について取り組んだ．令和3年度では，メタダイナミクスを用いることで純ニッケルおよび純鉄どちらも温度が上がるにつれ融解エントロピーは増加する正の相関の温度依存性が得られていたが，令和4年度ではギブス-ヘルムホルツの式を用いることでも純ニッケルおよび純鉄に対して融解エントロピーの温度依存性の導出を試みた．その結果，2つの手法による融解エントロピーの温度依存性がほとんど一致することを明らかにした．ギブス-ヘルムホルツの式を用いる場合，2つ以上の温度において融解エンタルピーの温度依存性の結果を線形フィッティングすることにより融解エントロピーの温度依存性が導出できる一方で，メタダイナミクスを用いる場合，１つの温度だけで直接的に融解エントロピーを導出できフィッティングによる影響を受けないのが利点である．そして，その内容について学会で口頭発表した．また，ランダムにCr原子を配置したFe-Cr合金の固相において，Metropolis Monte Carlo法により局所的クラスターが固相内に形成するが，ランダムにCr原子を配置した場合と比べ，Fe-Cr合金固液共存系の固液界面移動速度にほとんど変化がないことを明らかにした．また，従来のMD計算で導出が困難である自由エネルギーやエントロピーに起因する高温物性値の導出手法を確立した上で，合金材料固液界面物性および固液界面エネルギーの温度依存性を解明し，金属材料固液界面物性の起源について原子論の立場より明らかにしたこれまでの研究を博士論文として総括した．