相変態過程の微視的解析とそれに基づくメゾおよびマクロな相変態モデルの構築

相变过程的微观分析及基于其的细观和宏观相变模型的构建

基本信息

批准号：
12750072
负责人：
上原拓也
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

相変態過程の微視的解析としては,分子動力学法による解析を行い,メゾおよびマクロな解析への展開として,フェーズフィールド法による解析を行った.フェーズフィールド解析は,デンドライト成長のようなメゾスケールでの相変態特性を表すとともに,分子動力学法による離散的扱いと,マクロな連続体モデルヘの展開モデルとして効果的であることを示した.具体的には以下の通りである.微視的解析:微視的解析手法には分子動力学法によるシミュレーションを用い,固液相変態を対象として,固液界面の安定性,界面エネルギー,固液平衡温度,結晶成長のカイネティックス係数,およびそれらの結晶方位依存性などについて,原子レベルからの解析を行った.また固相変態についても,Ni-Al系合金のマルチンサイト変態に関するシミュレーションを行い,せん断型の相変態が進行する過程を原子レベルで明らかにするとともに,実験的に得られている応力ひずみ関係のヒステリシスループを再現するなど,マクロなモデルと定性的な一致を示した.メゾ・マクロな相変態モデル:微視的解析結果を基に,実験的に観測される相変態特性や物性を再現するため,フェーズフィールドモデルによる解析を行った.微視的解析によって得られた結果を基に,フェーズフィールドモデルに必要なパラメータを算出し,結晶方位に依存した異方性を導入することによって結晶成長過程のシミュレーションを行った.その結果,界面エネルギーとカイネティックス係数の異方性の大きさによって,得られる結晶の形態が大きく異なることを明らかにした.すなわち,界面エネルギーの異方性が相対的に大きいときには,ファセット状の平らな界面をもつ結晶形態となり,カイネティックス係数の異方性が大きいときにはデンドライト状の成長をみせることを明らかにした.

对于相变过程的微观分析，使用分子动力学方法进行分析，作为细观和宏观分析的延伸，除了在尺度上表达相变特征之外，还使用相场方法进行分析。，我们表明它作为使用分子动力学方法进行离散处理的模型以及作为宏观连续体模型的扩展模型是有效的。具体来说，微观分析：微观解决方案分析方法采用基于分子动力学方法的模拟，以固液相变为目标，研究固液界面的稳定性、界面能、固液平衡温度、晶体生长动力学系数及其关于固相变，我们对 Ni-Al 合金中的多位点相变进行了模拟，并阐明了剪切型相变在原子水平上进行的过程。两者都与宏观模型表现出了定性的一致性，例如再现了实验获得的应力-应变关系的磁滞回线。细观-宏观相变模型：基于微观分析的结果，为了再现相变特征和在诱导各向异性中观察到的物理特性取决于结果表明，所得晶体的形态根据界面能和动能系数的各向异性而变化很大，当动能系数的各向异性较大时，晶体形态具有小面状平坦界面，当动力学系数各向异性较大时，呈现枝晶状生长。