第一原理格子不安定解析に基づく2相整合耐熱超合金の界面原子構造設計

基于第一性原理晶格不稳定性分析的两相匹配耐热高温合金界面原子结构设计

• 批准号: 17760083
• 负责人: 屋代 如月
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760083/
• 关键词: Ni基超合金; 2相整合界面; 格子ミスフィット; 第一原理解析; 格子不安定; 界面転位

本研究では,整合界面を構成する種々の格子構造について「第一原理格子不安定解析」を行うことにより,界面転位発生の臨界ミスフイットの評価や第三元素添加による界面安定化など,2相整合耐熱超合金の界面原子構造設計につながる重要な知見を,電子レベルから精密に評価することを目的とする.昨年度は,基本となるNiおよびNi_3Al単結晶の格子不安定性を詳細に評価した上で,W, Cr, Bの添加の効果について検討した.本年度は,界面原子構造設計の指針となる格子不安定クライテリアマップをより多くの元素について検討するために,Ni以外の10族元素Pd, Ptならびに11族元素Cu, Ag, Auについて,[001]方向単軸引張下の格子不安定性を評価した.本研究の動機にあるように,小数の原子しか扱えない第一原理計算では,強い周期性を仮定した上で変形させるため,系が不安定となっても転位等の局所変形を生じることなく,引張方向の原子面はく離に相当する点まで応力は単調に増加した後,ピーク応力を示して低下する.このピークを「理想引張強度」として評価すると,臨界ひずみは0.23〜0.34の範囲内に分布し,そのときの応力の大小関係はほぼヤング率に応じたものとなった.一方,引張下の格子不安定性を調べると,これまでの報告同様いずれの元素も上述のピークひずみより遙かに小さいひずみで格子不安定条件に達していた.ここで,Pd, Cu, AgはNi, Ni_3Alと同じく横方向変形の等方性がくずれるBorn不安定を示していたのに対し,Pt, Auはせん断に対するB_<44>不安定となっていた.臨界ひずみ-臨界応力上に各元素の理想引張強度ならびに格子不安定となる点をプロットすると,前者は広く分布して相関が見られなかったのに対し,後者は低ひずみ側で,原点を通る同一直線上に乗るような分布を示した.

In this study, the lattice structure of the integrated interface is analyzed by the first-principle lattice instability analysis, and the critical point of the interface position generation is evaluated. The third element is added to the interface stabilization. The atomic structure design of the interface of the two-phase integrated heat-resistant superalloy is important for understanding and evaluating the electronic stability. Last year, the lattice instability of basic Ni and Ni_3Al single crystals was evaluated in detail, and the effect of W, Cr and B addition was discussed. This year, the lattice instability under uniaxial tension of Pd, Pt and Cu, Ag and Au, group 10 and 11 elements except Ni, were evaluated. The motivation of this study is to calculate the first principle of strong periodicity, stability and stability of the atomic plane in the extension direction. The relationship between the ideal tensile strength and the critical tensile strength is 0.23 ~ 0.34. In one case, the lattice instability under tension is modulated, and the elements in the same report reach the lattice instability condition. Pd, Cu, Ag, Ni, Ni_3Al,Pt, Au, Ni, <44>Ni The ideal tensile strength of each element on the critical surface and the lattice instability point are shown. The former is distributed on the opposite side of the critical surface, and the latter is distributed on the same straight line.

项目成果

Global vs. Local Stability of Polycrystalline and Amorphous Metals : Molecular Dynamics Study

多晶金属和非晶金属的整体稳定性与局部稳定性：分子动力学研究

• 发表时间: 2007
• 期刊: Key Engineering Materials 340-341
• 作者: H.Mori;Y.Hirai;S.Ogata 他;T.Sato et al.;K.Yashiro
• 通讯作者: K.Yashiro

A Disrete Dislocation Dynamics Study on Cutting Resistance of Interfacial Dislocation Network in Ni-Base Superalloys

镍基高温合金界面位错网络切削阻力的离散位错动力学研究

• 发表时间: 2005
• 期刊: The Proceedings of International Workshop on Development and Advancement of Computational Mechanics
• 作者: S.Ogata;J.Li;S.Yip;S.Ogata;K.Yashiro;A.Murakami et al.;Kisaragi Yashiro;K.Kasaba et al.;屋代 如月;H.Fujishiro et al.;Kisaragi Yashiro
• 通讯作者: Kisaragi Yashiro

Deformation analysis of amorphous metals based on atomic elastic stiffness coefficients

• DOI: 10.1088/0965-0393/14/4/004
• 发表时间: 2006-04
• 期刊: Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering
• 影响因子: 1.8
• 作者: K. Yashiro;M. Nishimura;Y. Tomita

Ab-initio Lattice Instability Analysis on Ni and Ni_3Al Single Crystals

Ni和Ni_3Al单晶的从头算晶格不稳定性分析

• 发表时间: 2005
• 期刊: Transaction of the Japan Society of Mechanical Engineers A71-702
• 作者: K.Yashiro;K.Yamagami;K.Kubo;Y.Tomita
• 通讯作者: Y.Tomita

不均一系の大域的・局所的安定性 : ナン多結晶体とアモルファス金属の局所格子不安定性解析

异质系统的全局和局部稳定性：纳米多晶和非晶金属的局部晶格不稳定性分析

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本機械学会論文集A編 73・726(掲載予定)
• 作者: 尾方成信;花生洋平;渋谷陽二;A.Murakami et al.;A.Murakami et al.;屋代如月
• 通讯作者: 屋代如月