Phase-Field法を用いた非線形組織制御法の開発

使用相场方法开发非线性组织控制方法

• 批准号: 12750583
• 负责人: 小山 敏幸
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750583/
• 关键词: 相変態; 相分解; シミュレーション; 非線形; パターン形成; 時効析出; 拡散方程式; 発展方程式

本研究はPhase-field法に基づき種々の合金の相分解過程を解析し、計算と実験を比較することによって、本手法の有用性および適応性を明確化するとともに、本手法を用いた非線形組織制御法を構築することを目的とする。主な研究成果は以下のようにまとめられる。1.Al-rich TiAl金属間化合物の相分解においてTi_3Al_5析出相が析出する現象をPhase-field法に基づき解析した結果、相分解初期のツイード構造の配向性は、弾性異方性と拡散係数異方性のバランスによって決まり、相分解後期の析出相の形態は弾性拘束によって支配されることが示された。特に3次元計算により、相分解時間まで計算から正確に予測できることが示唆された。2.ZrO_2-YO_<1.5>における相分解過程をPhase-field法に基づき解析した結果、組織の配向性が弾性異方性と拡散係数異方性に影響されることが明らかとなった。また変調構造の波長の時効温度および時効時間依存性も、計算により定量的に再現できることが示された。3.非晶質半導体/金属二層膜のアニール時に出現するフラクタル状パターン形成を実験的に追究するとともに、Phase-field法に基づき、形成されるパターン形態の定量的再現を試みた。従来、フラクタル構造はモンテカルロ法などの確率論的シミュレーションによって再現されていたが、強い非線形性まで考慮することが出来るPhase-field法によっても十分に解析可能なことを見出した。4.クラスター変分法および副格子モデルと、Phase-field法とを融合させることによって、平衡状態図と直接対応した組織形成の計算手法を確立し、具体的にNi基やIr基の耐熱合金の組織形成を予測・解析できる計算モデルを作成した。

This study analyzes the phase decomposition process of the alloy based on the Phase-field method, and clarifies the usefulness and adaptability of the method. The main research results are as follows: 1. Phase decomposition of Al-rich TiAl intermetallic compounds during the precipitation of Ti_3Al_5 precipitation phase phenomenon by the Phase-field method, the results of basic analysis, phase decomposition of the initial phase of the structure of the orientation of the inverse, anisotropic dispersion coefficient anisotropy of the phase resolution, phase decomposition of the late precipitation phase of the phase of the phase constraint control. Special three-dimensional calculation, phase decomposition time calculation, correct prediction, calculation, calculation 2. The phase decomposition process of ZrO_2-YO_<1.5>(2-x) is analyzed by the Phase-field method. The results show that the anisotropy of the structure and the anisotropy of the dispersion coefficient are affected by the phase decomposition process. Time dependence of wavelength and temperature of modulation structure, calculation and quantitative reproduction 3. Amorphous semiconductor/metal bilayer films appear in the form of a single layer when they are not formed, and the phase field method is used to investigate the quantitative reproduction of the single layer morphology In the future, Phase-field structure can be used to analyze the possible results of non-linear analysis. 4. The calculation method of the structure formation of Ni-based and Ir-based heat resistant alloys is established by the combination of the phase field method and the sub-lattice method.

项目成果

T.Koyama: "Experimental and Theoretical Investigations of the Phase Decomposition in Al-rich TiAl Intermetallic Compounds"Mat.Res.Soc.Symp.Proc.. 646. N2.2.1-N2.2.6 (2001)

T.Koyama：“富铝 TiAl 金属间化合物中相分解的实验和理论研究”Mat.Res.Soc.Symp.Proc.. 646. N2.2.1-N2.2.6 (2001)

T.Kozakai: "Spinodal Decomposition in Fe-rich Fe-Co-Al Ordering Alloy"Proc.of the Fourth Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing(PRICM 4). 2503-2506 (2001)

T.Kozakai：“富铁 Fe-Co-Al 有序合金中的 Spinodal 分解”，第四届环太平洋先进材料与加工国际会议 (PRICM 4) 论文集。

小山敏幸: "Ti-Mo合金におけるβ相の相分解に関する実験・理論的追究"(社)日本鉄鋼協会材料の組織と特性部会,チタン研究開発の新しい可能性フォーラムシンポジウム「チタン系合金開発の新しい展開」講演概要. 1-4 (2000)

小山敏之：“Ti-Mo合金中β相的相分解的实验和理论研究”日本钢铁研究所材料结构与性能小组委员会钛研究开发论坛的新可能性研讨会“钛合金开发的新潜力”钛基合金》1-4(2000)

T.Koyama: "Experimental and Theoretical Investigations of the Phase Decomposition in Ti-Al System" Proc.of the 2nd International Symposium on Designing,Processing and Properties of Advanced Engineering Materials (ISAEM-2000). (in Press). (2001)

T.Koyama：“Ti-Al 体系相分解的实验和理论研究”第二届先进工程材料设计、加工和性能国际研讨会 (ISAEM-2000) 论文集。

S.Enami: "Fractal Pattern Formation Because of Annealing of Au/amorphous-Ge Bilayer Film Deposited on a SiO_2 Substrate"Proc.of the Fourth Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing(PRICM 4). 2531-2534 (2001)

S.Enami：“Fractal Pattern Formationbecause of Annealing of Au/amorphous-Ge Bilayer Film Deposited on a SiO_2 Substrate”Proc.of the Fourth Rim Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Handling(PRICM 4)。