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フェーズフィールド法によるミクロ組織の定量化と構造材料の新しい設計指針の提示

使用相场方法量化微观结构并提出结构材料的新设计指南

基本信息

批准号：
09J08669
负责人：
塚田祐貴
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology (2011)Nagoya University (2009-2010)
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 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、フェースフィールド法により高温構造材料のミクロ組織形成をモデル化し、ミクロ組織制御に基づく材料設計基盤を構築することを目的とする。本年度は、前年度までに得られたニッケル基超合金における高温クリープ中のミクロ組織形成シミュレーション結果を基に、ミクロ組織変化と原子拡散現象の相関について検討した。まず、シミュレーション結果と実用合金CMSX-4の高温クリープ中のミクロ組織変化を比較することにより、母相(γ)と折出相(γ')の異相界面モビリティを算出した。次に、原子拡散係数データベースおよび平衡状態図の熱力学データベースを基に整備されている既存の拡散モビリティデータベースを利用し、CMSX-4合金の構成元素の拡散モビリティを算出した。以上の結果を用いて、シミュレーションにより得られたγ/γ'界面モビリティと構成元素の拡散モビリティの相関を検討した結果、実用合金におけるγ/γ'界面移動すなわちミクロ組織変化は、レニウム(Re)の拡散に律速されることが明らかとなった。レニウム(Re)はCMSX-4の構成元素の中で拡散モビリティが最も小さい元素である。これらの結果は、レニウム(Re)の添加が高温でのミクロ組織変化抑制の一役を担っていることを示唆している。以上の解析はすべて母相(γ)の拡散モビリティデータベースに基づいているが、今後、折出相(γ')について多元系データベースが整備されれば、フェーズフィールド法に基づくミクロ組織形成シミュレーションの精度がさらに向上することが期待される。

This study aims to develop a methodology for the formation of microstructures in high temperature structural materials and to construct a matrix for the design of structural materials. This year, compared with the previous year, we have obtained information on the formation of micro-structures in high-temperature superalloys and the related investigation of atomic dispersion phenomena in micro-structures. The results show that the microstructure of alloy CMSX-4 at high temperature is compared with that of the parent phase (γ) and the out-of-phase interface (γ'). In addition, the dispersion coefficient of CMSX-4 alloy was calculated by using the existing dispersion coefficient and thermodynamic equation of equilibrium state. The above results are used to investigate the correlation between the γ/γ'interface and the dispersion of constituent elements. The γ/γ' interface movement is used to investigate the microstructure and dispersion of constituent elements.レニウム(Re)はCMSX-4の构成元素の中で拡散モビリティが最も小さい元素である。As a result of this, the addition of high temperature and high temperature tissue transformation inhibition was carried out. The above analysis is based on the analysis of the dispersion of the parent phase (γ), the future, the separation phase (γ'), the maintenance of the multi-phase, the preparation of the base phase, the accuracy of the base phase, the formation of the base phase, and the expectation.