Design of high-entropy casting alloys via elucidation of diverse solidification processes caused by the large degree of freedom

通过阐明大自由度引起的不同凝固过程的高熵铸造合金设计

• 批准号: 22K14522
• 负责人: 勝部 涼司
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14522/
• 关键词: ハイエントロピー合金; 鋳造材料; その場観察; 能動学習; 状態図

ハイエントロピー合金(HEA)のような多元系状態図の中央付近の組成の材料の設計には，組織観察と状態図へのプロットで構成される従来の合金設計の手法の適用が難しい．本研究の目的は，機械学習の一種である能動学習の手法を取り入れ，さらに放射光を用いたその場観察・分析方法を組み合わせることで，合金材料の設計スキームを再構築することである．本年度はCr-Mn-Fe-Co-Ni系について，能動学習の入力データを構築すべく数10種類の組成を有する合金を作製し，全てに対して示差走査熱分析(DSC)を行った．さらに，DSC測定で複数の吸/放熱が観測された組成については放射光を用いた凝固過程のその場X線回折(XRD)測定を行うことで，凝固過程に現れる相を同定した．これらの結果を入力データとし，能動学習手法であるuncertainty samplingを利用することで初晶として面心立方構造(FCC)，体心立方構造(BCC)のどちらが晶出するかを表すphase mapを作成した．また，FCCを初晶とする合金では溶質濃度に依存してデンドライトの優先成長方位が[100]から[110]に変化する場合があることが知られている．本研究で作製した種々の組成を有するFCCを初晶とするCr-Mn-Fe-Co-Ni合金の優先成長方位を時間分解X線トモグラフィとXRDの同時計測によって決定したところ，いずれも[100]方向に成長することが分かった．この結果から，この合金系では多元化によって物性に及ぼす特定元素の影響が相殺していることが示唆される．

很难在状态图中应用由组织观察和情节组成的常规合金设计方法，以设计多量状态图的中心附近的组成材料，例如Hylopy Alloy（HEA）。这项研究的目的是通过合并活跃的学习方法来重建合金材料的设计方案，这是一种机器学习的类型，并使用辐射光进一步结合了观察和分析方法。在今年，创建了CR-MN-FE-CO-NI系统，并制作了几个声明，其中包含数十种组成，以构建用于主动学习的输入数据，并对所有人进行了扫描热分析（DSC）。此外，通过使用辐射光在凝结过程中进行X -ray Fold（XRD）测量（XRD），通过DSC测量观察到多种吸入/热量消散的组成，并且使用辐射光进行了。确定。创建一个相位图，以指示这些结果中的哪一个用作输入数据，并使用不确定性采样，一种活动方法，是第一个晶体（FCC）或立方体结构（BCC）。众所周知，FCC的第一种晶体合金可以通过依赖溶质浓度来将树突的优先方向从[100]更改为[100]。 CR-MN-FE-CO-NI合金的优先生长是FCC的第一个晶体，并在本研究中产生了各种组成，由明天分解的X射线和XRD的同一时间测量确定。事实证明它沿100个方向生长。从此结果，它表明该合金系统抵消了由多路复用引起的特定元素的影响。

项目成果

Solidification sequence of CrMnFeCoCu dual-FCC multicomponent alloy

• DOI: 10.1016/j.scriptamat.2023.115459
• 发表时间: 2023
• 期刊: Scripta Materialia
• 影响因子: 6
• 作者: R. Katsube;L.X. Luo;Keita Nakano;T. Narumi;H. Yasuda

Mo-Nb-Ta-V-W合金におけるミクロ偏析低減の可能性とBCC二相分離

Mo-Nb-Ta-V-W合金中减少微观偏析和BCC两相分离的可能性

• 发表时间: 2022
• 作者: 土久里成弘;中野敬太;勝部涼司;鳴海大翔;安田秀幸
• 通讯作者: 安田秀幸

非等モル組成 Cr-Mn-Fe-Co-Ni合金におけるデンドライトの優先成長方位

非等摩尔成分Cr-Mn-Fe-Co-Ni合金中枝晶的优选生长方向

• 发表时间: 2023
• 作者: 土久里成弘;勝部涼司;鳴海大翔;安田秀幸
• 通讯作者: 安田秀幸

Solidification phenomena in CrMnFeCoNi and related alloys revealed by X-ray imaging techniques

X 射线成像技术揭示 CrMnFeCoNi 及相关合金的凝固现象

• 发表时间: 2023
• 作者: Ryoji Katsube;Shigehiro Tokuri;Takumi Tomiyama;Keita Nakano;Litian Luo;Taka Narumi;and Hideyuki Yasuda
• 通讯作者: and Hideyuki Yasuda

Cr-Mn-Fe-Co-Cu合金の凝固・固相変態による組織形成の特徴

Cr-Mn-Fe-Co-Cu合金凝固固相变组织形成特征

• 发表时间: 2022
• 作者: 冨山拓己;勝部涼司;鳴海大翔;安田秀幸
• 通讯作者: 安田秀幸