分子動力学とKMC方法を用いたチタン合金のスネーク緩和挙動のシミュレーション

利用分子动力学和KMC方法模拟钛合金的蛇弛豫​​行为

• 批准号: 09F09507
• 负责人: 殷 福星
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09F09507/
• 关键词: 制振合金; βチタン合金; Snoek歪み緩和; ポテンシャル関数; 拡散熱活性エネルギー; 分子動力学計算; 内部摩擦; Fe-C合金; 緩和強度; 結晶異方性

本研究は、分子動力学とMonte-Carlo計算を組み合わせで行い、βチタン合金の制振挙動(制振ピークの温度とプロフィール)を原子レベルでシミュレーションし、合金の制振挙動に影響する原子間相互作用や合金添加の影響などを把握し、βチタン型制振合金の設計原理を確立することを研究目的である。H21年度ではKMCとMD連立計算手法の適用性をすでにポテンシャル関数が提案されているFe-C合金系において確認した。そのなかで、安定な格子間原子の存在確率を求めるために扱う原子数の影響や計算精度に及ぼす温度効果は検討した。H22年度では、Fe-C合金で得た計算条件を利用し、Nb-OとNb-Ti-O合金系のシミュレーションに適用した。1)EAM方法によってTi、Nb金属元素のポテンシャル関数を確定し、格子定数などの実験結果で関数式の精度など確認した。しかし、Nb-OやNb-Ti-O合金系のポテンシャル関数を確定するには酸素原子が高いelectronegativityを示すためEAM手法自体の改良が必要となり、続きの検討を行っている。2)創製合金の制振挙動を裏付けするために第一原理計算手法を用いてTi-Nb-O合金の制振挙動に及ぼす第三合金元素、Al, Pt, Zr, Sn, V, Ta, Moの添加効果を調査した。その結果、Al、Ta以外の合金添加は酸素の拡散熱活性エネルギーを向上し、Snoek緩和制振ピークが高温シフトさせ、ピーク広がりを狭くさせる。逆に、AlやTa元素の添加はβチタン制振合金の制振挙動の向上に期待されることを示唆した。関連する研究結果は引き続き纏めて発表する予定がある。

The purpose of this study is to combine molecular dynamics and Monte-Carlo calculations to determine the atomic interaction and the effect of alloy addition on the vibration damping behavior of β-type alloys. H21: The applicability of KMC and MD linkage calculation methods is confirmed by the proposed Fe-C alloy system. The influence of atomic number and temperature on the accuracy of calculation is discussed. The calculation conditions for Fe-C alloy in H22 are applicable to Nb-O and Nb-Ti alloy systems. 1)EAM method for Ti, Nb metal elements in the concentration of the relevant number to determine, lattice number to determine the results of the relevant formula accuracy to confirm. It is necessary to determine the number of electron atoms in Nb-O and Nb-Ti-O alloy systems and to improve the EAM process. 2)The first principles calculation method for vibration damping of Ti-Nb-O alloy and the effect of addition of the third alloying element Al, Pt, Zr, Sn, V, Ta and Mo were investigated. As a result, alloys other than Al and Ta are added to increase the heat dissipation activity, and Snoek is used to reduce vibration. The addition of Al and Ta elements to the anti-vibration alloy is expected to increase the vibration resistance. The results of this study are based on the results of the previous study.