パーコレーション過程を考慮した複合材料の機能性とその普遍性

考虑渗滤过程的复合材料功能及其通用性

基本信息

批准号：
13750637
负责人：
佐原亮二
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

より現実的なパーコレーションモデルの構築のために、格子振動エネルギー、構成元素の組成依存性を、各々シミュレーションと実験により検討した。本年度は、はじめに格子モデルを用いたシミュレーションを行い、変態に対する格子振動エネルギーの効果について検討を行った。本計算は、従来行われてきた極めて均質性の高いモデル計算と比較して、より現実的な系に対するパーコレーションモデルを構築するために必要不可欠な検証である。そのため、これまでの一連の研究で開発した「ポテンシャル繰り込み法」により、有限温度における格子振動の自由エネルギーを考慮した計算状態図作製を行った。計算状態図のプロトタイプとしても知られているCu-Au系について、科学量論組成からはずれた組成範囲についても相変態温度を評価を行った。その結果、ポテンシャル繰り込みを行わない場合と比較して、変態温度が高精度で実験状態図と一致することを示した。つまり、従来の手法(古典分子動力学法)と比較しても短時間のシミュレーションで、高精度の結果が得られる事を示した。現在は、これを踏まえて、TiおよびTi合金系の無拡散変態(マルテンサイト変態)についてプログラムの拡張を行っているところであるが、最終的な結果が得られるまでには至っていない。一方、実験の立場からは、Ti-Nb、およびTi-Nb-Sn合金を取り上げ、無拡散変態の例としてマルテンサイト変態に注目し、その形態に及ぼす構成元素の組成依存性について検討を行った。添加元素であるNbについては5〜17at.%まで、Snについては0〜8at.%まで各々変化させた合金をアーク溶解炉を用いて作製した。適切な熱処理を施し圧延した試料を用いて、光学顕微鏡観察、結晶構造の同定、変態点の測定を行った。その結果、添加元素が比較的低濃度側においては、α'相、高濃度側においてはβ相を示し、その中間の濃度範囲において実用的と言われるα"相を生成する事が示された。これらの結果については、より高精度で評価する必要がある。現在はマルテンサイト変態の形態に及ぼす格子振動エネルギーの異方性について検討を行っている。

为了构建更现实的渗滤模型，分别通过模拟和实验检查了晶格振动能和组成元素的组成依赖性。今年，我们首先使用晶格模型进行了模拟，以检查晶格振动能量对转换的影响。与过去执行的高度同质模型计算相比，该计算是为更现实的系统构建渗透模型的必不可少的验证。因此，使用在有限温度下的晶格振动的自由能，使用在迄今为止的一系列研究中开发的“潜在重新归一化方法”。还评估了Cu-AU系统的相变温度，也称为计算状态图的原型。结果，与未进行电势更新化的情况相比，转化温度高度准确并且与实验状态图一致。换句话说，已经表明，与常规方法（经典分子动力学）相比，可以使用较短的时间模拟获得高精度结果。目前，考虑到这一点，我们目前正在扩展Ti和Ti合金系统的无扩散转换（Martensitic Transical）计划，但我们尚未取得最终结果。另一方面，从实验的角度来看，采取了Ti-Nb和Ti-NB-SN合金，并以无扩散转化为例，并以构成元素对其形态学的组成依赖性为例。合金是使用弧熔炉制成的，每个熔炉的添加剂nb的更改为5 at at。％，而SN为0到8 at。％。使用适当的热处理和滚动样品，在光学显微镜下观察了样品，鉴定晶体结构，并进行了转化点的测量。结果，已经表明，加性元件在相对较低的浓度侧和高浓度侧的β相位表现出α'相，并产生α'相，据说这在它们之间的浓度范围内是实用的。这些结果需要以更高的精度进行评估。目前，我们正在检查马氏体转化形态上晶格振动能的各向异性。