表面融解現象を利用した炭素を含有する鉄粒子の低温融解

利用表面熔化现象低温熔化含碳铁颗粒

• 批准号: 16760598
• 负责人: 遠藤 理恵
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760598/
• 关键词: 表面融解; ナノ粒子; 銅; 分子動力学; 融点; 鉄; 融解; 融解潜熱; 薄膜

金属ナノ粒子の融点は,そのバルクよりも低くなることが知られている。しかしながら,その融点や面方位依存性を測定した例は,きわめて少ない。本研究では,分子動力学法により金属ナノ粒子の融解をシミュレートし,融点を決定する要因を検討した。本年度は,表面が(111),(100)および(110)からなる銅ナノ粒子の融解のシミュレーションを行った。粒子数は,6986個とした。アンサンブルとしてNTV,温度制御にはNose法を用いた。また,原子間ポテンシャルにはタトとバインディングモデルを使用した。エンタルピーが不連続に変化する温度から,融点を決定した。粒子の融点は,約1125Kに存在した。これは,昨年度調査を行った表面が(111)と(100)からなる銅ナノ粒子の融点の計算結果から予想される銅原子6986個からなる銅ナノ粒子の融点よりも低い。すなわち,表面に(110)が存在することにより,融点が低下するといえる。これは,(110)は最も表面融解を起こしやすい面方位であるためと考えられる。さらに,固体状態の粒子について,原子の動きの面方位依存性を見るために各表面に垂直な方向に対する原子の平均二乗変位を解析した。分子動力学計算中にナノ粒子は回転するため,平均二乗変位の解析においては,あらかじめ粒子の回転を取り除いて原子座標の補正を行った。その結果,表面の原子の平均二乗変位は,粒子内部のものよりも大きく,また,(110)に垂直な原子の平均二乗変位は,(111)よりも大きいことがわかった。以上より,ナノ粒子の融点は,原子数および表面の面方位によって決定されることが明らかになった。融点直下において,表面の原子の平均二乗変位は(111)のものよりも大きく,これが融点の低下に寄与する。したがって,鉄やその合金の融解も,粒径を小さくすること,さらにオーステナイトにおいて,(110)を表面に出すことによって,より低温化をはかることができるといえる。

The melting point of a metal ナノ particle <s:1> is る,そ <s:1> バ よ よ よ <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> low くなる とが とが knowledge られて る る る. <s:1> を ながら,そ そ を determination of the orientation dependence of the や plane of the melting point を を た cases, わめて わめて few な な. This study で は, molecular dynamics method に よ り metal ナ の ノ particles melting を シ ミ ュ レ ー ト し, melting point を decided す る by を beg し 検 た. This year は surface が (111), (100) お よ び (110) か ら な る copper ナ の ノ particles melting の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line っ た. Number of particles と, 6,986 と た. Youdaoplaceholder0, サ, ブ, ブ, と, てNTV, temperature control, に, に, Nose method を, に た. ま た, between atoms ポ テ ン シ ャ ル に は タ ト と バ イ ン デ ィ ン グ モ デ ル を use し た. エ ン タ ル ピ ー が not even 続 に variations change す る temperature か ら, melting point を decided し た. The particle <s:1> melting point, approximately 1125Kに exists in た た. こ れ は, yesterday annual survey line を っ た surface が と (111) (100) か ら な る copper ナ の ノ particles melting point calculation result の か ら to think さ れ る copper 6986 か ら な る copper ナ の ノ particles melting point よ り い も low. Youdaoplaceholder0, the surface に(110)が has する すると によ とによ える すると, and the melting point が is low at すると すると える える. The position of the (110) を most prominent surface melting を is であるためと to test えられる. さ ら に, solid state の particle に つ い て, atomic の dynamic き の surface orientation dependence を see る た め に に various surfaces of the vertical direction of な に す seaborne る average atomic の squares - a を parsing し た. Molecular dynamics calculation に ナ ノ particle は back planning す る た め, average squares - a の parsing に お い て は, あ ら か じ め particle の back planning を take り except い package line を っ て atomic coordinates の た. の そ の as a result, the surface atoms の mean squares - は, particle internal の も の よ り も big き く, ま た, (110) に vertical な average atomic の squares - は, (111) よ り も big き い こ と が わ か っ た. The above よ よ,ナノ particle <s:1> melting point になった, atomic number および surface <s:1> plane orientation によって determine される とが とが light ら になった になった. Melting point straight down に お い て, average surface の atomic の squares - a は (111) の も の よ り も big き く, こ れ が low melting point の に send す る. し た が っ て, iron objects や そ の alloy melt の も, small particle size を さ く す る こ と, さ ら に オ ー ス テ ナ イ ト に お い て, (110) surface に を out す こ と に よ っ て, よ り low temperature melt を は か る こ と が で き る と い え る.

项目成果

Molecular Dynamics Simulation of Thin γFe-C Films Having (100),(110) and (111) Surfaces

(100)、(110)、(111)面γFe-C薄膜的分子动力学模拟

• 发表时间: 2004
• 期刊: Joint International Meeting : 206th Meeting of The Electrochemical Society, 2004 Fall Meeting of The Electrochemical Society of Japan (CD-ROM)
• 作者: R Kojima;M Susa
• 通讯作者: M Susa

分子動力学法による鋼の融解シミュレーション〜セルサイズ及び面方位の影響〜

使用分子动力学方法进行钢熔化模拟〜晶胞尺寸和面取向的影响〜

• 发表时间: 2005
• 期刊: Thermophysical properties 26
• 作者: 石垣智子;遠藤理恵;須佐匡裕
• 通讯作者: 須佐匡裕

Second moment approximation of tight-binding potential for γFe applicable up to 1700 K

适用于高达 1700 K 的 γFe 紧束缚势的二阶矩近似

• 发表时间: 2004
• 期刊: Science and Technology of Advanced Materials 5
• 作者: R Kojima;M Susa
• 通讯作者: M Susa

Melting of Thin γFe-C Films Having (111),(110) and (100) Surfaces in Terms of Molecular Dynamics Simulation

(111)、(110)、(100)面γFe-C薄膜的分子动力学模拟熔化

• 发表时间: 2004
• 期刊: Science and Technology of Advanced Materials 5
• 作者: R Kojima;M Susa
• 通讯作者: M Susa

Molecular dynamics study on melting of thin γFe-C films

γFe-C薄膜熔化的分子动力学研究

• 发表时间: 2004
• 期刊: 材料とプロセス 17・4
• 作者: R Kojima;M Susa
• 通讯作者: M Susa