次次世代ニッケル基ナノ合金の計算科学的手法によるデザイン

使用计算科学方法设计下一代镍基纳米合金

基本信息

批准号：
10F00370
负责人：
尾方成信
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

ニッケル基合金は高温強度に優れ、耐高温強度が要求されるジェットエンジンやガスタービンのブレードなどに広く使用されている。しかしながら、昨今のさらなる熱機関のエネルギー高効率化やCO2削減などの環境負荷低減への要請から、材料には一層の高温強度の向上が求められている。昨年度までは、一般的な結晶材料の高温変形の支配方程式を獲得することを目的として、系を比較的高温に置くことで、クリープ変形を加速させた分子動力学解析を行い、クリープ変形を支配している素過程を抽出し、それが熱活性化過程に支配されていることを用いて、様々な温度や応力下でのクリープメカニズムを説明することに成功した。本年度は本解析を、ニッケル基の合金に適用した。具体的には、ニッケル基合金のナノ部材の引張り変形解析を行った。その結果、部材サイズによって変形様式が相変態によるものから双晶形成によるものに遷移するなど、強い部材サイズ依存性を示すことが分かった。また、これとは別に、昨年度までの研究では、粒径を構造を特徴づける唯一の長さパラメータとして検討を進めてきたが、近年、双晶を粒内に組み込んで強度と延性を両立させる実験結果が多数報告されつつある現状を踏まえて、粒内に双晶を人工的に埋め込んだモデルを作成し、その双晶の幅を新たなパラメータとして、クリープ解析を実施した。その結果、双晶を有する結晶は双晶がない結晶に比べてクリープ強度が大きく向上することが分かった。

镍基合金具有出色的高温强度，并广泛用于喷气发动机和燃气轮机叶片，这需要高温强度。但是，由于最近需要进一步减少环境影响（例如提高能源效率和二氧化碳降低）的需求，因此需要材料进一步提高高温的强度。 Until last year, with the aim of obtaining the governing equation for the high-temperature deformation of general crystalline materials, we conducted molecular dynamics analysis that accelerated creep deformation by placing the system at a relatively high temperature, extracting the elementary processes governing creep deformation, and using the fact that it is controlled by the thermal activation process, we successfully explained the creep mechanism under various temperatures and stresses.今年，该分析应用于基于镍的合金。具体而言，进行了基于镍合金的纳米成员的拉伸变形分析。结果，发现变形模式会根据成员大小从相转换变为双形成，并且材料大小在很大程度上取决于成员的大小。此外，在直到去年的研究中，我们一直在研究晶粒尺寸，是该结构表征的唯一长度参数，但是近年来，已经报道了许多实验结果，其中将双胞胎纳入谷物中以达到强度和延展性，我们创建了一个模型，其中双胞胎在晶粒中人为地嵌入了晶粒，并且使用了Twe wead the Twice os tw tweps os a twep of tw tweps os a twep of twe params os a twep of tweps of tweps of twem axeme。结果，发现具有双胞胎的晶体与没有双胞胎的晶体相比具有显着提高蠕变强度。