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欠陥核生成がもたらす材料の塑性変形の解析と強度の予測モデルの構築

缺陷成核引起的材料塑性变形分析及强度预测模型构建

基本信息

批准号：
19J10309
负责人：
佐藤悠治
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo (2020)Osaka University (2019)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

材料のナノインデンテーション試験にて生じる圧子の変位バースト現象であるpop-in現象の発生規模分布は、地震のそれに見られるようなべき乗則に従い、そのべき指数は1.5程度であるとされていたが、このべき指数の背景は不明瞭であった。そこで本年度は鉄の(100)面と(111)面、銅の(100)面について、各々ナノインデンテーションの実験1000回分のpop-in現象の発生規模について統計解析を実施した。最初に生じるpop-in（第一pop-in）は転位核生成に起因し、後続のpop-inは生成した転位のなだれ運動（転位アバランチ）に起因するとされていることから、本研究では第一pop-inと後続pop-inとに分けて各々の発生規模分布を算出した。その結果第一pop-inではガウス分布に似た分布となり、後続pop-inではべき乗則に従う分布となることが明らかとなった。さらに後続pop-in分布のべき指数はいずれの場合でも3.9以上となり、これまでに確認された結果や、マイクロ・ナノピラーの圧縮試験中の転位アバランチの分布でのべき指数（1.0～1.8）よりも高い値となった。圧縮試験でのべき指数との違いの要因を調べるためにナノインデンテーションの分子動力学解析を実施した結果、後続pop-inの分布が示す高いべき指数はナノインデンテーションで生じる不均一な応力や転位の分布に因ることが明らかとなった。また本年度は双晶についても取り上げ、マグネシウムの{10-12}双晶の境界移動過程に対して、非調和熱振動を考慮した自由エネルギー計算手法を用いて活性化自由エネルギーの温度依存性を求めた。得られた結果を調和近似を適用した遷移状態理論による予測結果と比較すると、せん断応力200、400MPa下の場合でそれぞれ温度100、150K以上にて差異が生じており、非調和熱振動の影響が大きく表れることが示された。

The occurrence scale distribution of pop-in phenomenon, the occurrence scale distribution of earthquake, the occurrence scale of earthquake, the occurrence scale distribution scale distribution of earthquake, the occurrence scale distribution of earthquake, the occurrence scale distribution scale distribution This year, the statistical analysis of the pop-in phenomenon of iron (100) and copper (100) surfaces was carried out. In this study, we calculated the size distribution of the first pop-in and the second pop-in, which are the causes of the first pop-in and the second pop-in. The first pop-in In the case where the pop-in distribution index is higher than 3.9, it is confirmed that the pop-in distribution index is higher than 3.9, and the pop-in distribution index is higher than 3.9. The results of molecular dynamics analysis show that the distribution of pressure drop index and the distribution of pressure drop index are not uniform. This year, the temperature dependence of the binary structure on the thermal vibration of the binary structure is calculated by considering the thermal vibration of the binary structure. The results obtained are consistent with the transition state theory, and the prediction results are compared with the results obtained at temperatures above 100 and 150K.