力学場の発展と連成した複合微視組織形成予測と力学特性評価による鉄鋼材料の高機能化

结合机械领域的发展，通过预测复杂微观结构的形成和评估机械性能来提高钢铁材料的功能

• 批准号: 07J00748
• 负责人: 山中 晃徳
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J00748/
• 关键词: 鉄鋼材料; Phase-Field法; 組織形成シミュレーション; 均質化法; 力学特性評価; 材質予測

本研究では,鉄鋼材料の高機能化・新規材料の開発のために有効な数値シミュレーションによる材質予測手法の開発を目指し,Phase-Field法を用いた組織形成予測および均質化法による力学特性の評価を系統的に実施可能とすることを目的としている.昨年度までに,鉄鋼材料の基本構成組織の形成過程を再現可能なPhase-Fieldモデルを構築した.本年度は,鉄鋼材料の熱処理過程で形成される組織のうち,パーライト変態およびマルテンサイト変態による組織形成過程のPhase-Fieldシミュレーションの高精度化を行った.特に,昨年度構築したマルテンサイト変態の弾塑性Phase-Fieldモデルを用いて,多結晶オーステナイト相におけるマルテンサイト組織形成過程の数値シミュレーションを行い,マルテンサイト変態によって生じる変態ひずみの自己緩和ならびに塑性緩和過程がマルテンサイト組織の微細化に及ぼす影響を明らかにすることができた.また,パーライト変態のPhase-Fieldモデルにおいては,セメンタイト内の炭素濃度の計算を高効率化することで,より現実に近いスケールでのパーライトラメラーの成長挙動を再現可能とし,粒界拡散がパーライト組織の成長速度に及ぼす影響を明らかにした.さらに,Multi-Phase-Field法を用いて連続冷却フェライト変態の数値シミュレーションを実施し,予測したフェライト相の組織形態より,Dual-Phase鋼の組織形態および力学特性を評価可能とする材質予測シミュレーション手順を構築できた.以上のように本年度に構築した組織形成シミュレーションおよび力学特性評価手法を今後さらに拡張することで,要求される機械的特性を発現するための材料制御方法が決定できる.これにより鉄鋼材料の高機能化に貢献できるものと期待される.

这项研究旨在使用有效改善钢材材料和开发新材料功能的数值模拟来开发一种材料预测方法，并使用相位场方法系统地实现了组织形成的预测，并使用均质化方法评估了机械性能。到去年，构建了能够重现钢材材料基本组成结构的形成过程的相位模型。今年，由于钢铁材料的热处理过程中形成的结构，由于珠光石和马氏体转化，我们对组织形成过程的相位模拟进行了高度准确性。特别是，我们使用去年构建的马氏体转化的弹性塑料相位模型以及由马丁石转化菌株的自我延缓菌株的自我延迟化，对多晶奥氏体相期的马氏体结构形成过程进行了数值模拟。揭示了对组织微型化的影响。此外，在珍珠岩转化的相位场模型中，可以通过提高水泥矿中碳浓度的计算效率以及晶粒边界扩散对宠物结构的生长速率的影响来重现珍珠岩层状在更接近现实的比例的生长行为。此外，使用多相视野方法对连续冷却铁氧体转化进行了数值模拟，并通过构建了材料的预测模拟程序，可以根据构建二相钢的结构形态和机械性能，从构建了二相钢的结构形态和机械性能，从构建了二相钢的结构形态。如上所述，今年构建的组织形成模拟和机械性能评估方法的进一步扩展将允许确定材料控制方法以开发所需的机械性能。这有望有助于提高钢材材料的功能。

项目成果

Multi-Phase-Field 法によるパーライト変態に及ぼす粒界拡散の影響評価

使用多相场方法评估晶界扩散对珠光体转变的影响

• 发表时间: 2008
• 作者: Hiroyuki Yoshida;et. al.;A. Yamanaka;T. Takaki;高木知弘;A. Yamanaka;T. Takaki;A. Yamanaka;A. Yamanaka;山本 隆史;山本隆史;山中晃徳;山中晃徳;山中晃徳;山本隆史;山中晃徳;山本隆史
• 通讯作者: 山本隆史

Multi-Phase-Field Study for Pearlite Transformation with Grain Boundary Diffusion

晶界扩散珠光体相变的多相场研究

• 发表时间: 2008
• 期刊: Proceedings of The Fourth International Conference on Multiscale Materials Modeling 無(CD-ROM)
• 作者: Chee Heng Lee;et. al.;A. Yamanaka
• 通讯作者: A. Yamanaka

Elastoplastic Phase-Field Model of Martensitic Transformation

马氏体相变的弹塑性相场模型

• 发表时间: 2007
• 作者: A.;Yamanaka
• 通讯作者: Yamanaka

Static Recrystallization Phase-Field Simulation based on the Predicted Subgrain Structures

基于预测亚晶结构的静态再结晶相场模拟

• 发表时间: 2007
• 作者: T.;Takaki
• 通讯作者: Takaki

結晶塑性解析に基づくサブグレイン組織予測と再結晶シミュレーション

基于晶体塑性分析的亚晶结构预测和再结晶模拟

• 发表时间: 2008
• 作者: 高木知弘;山中晃徳;冨田佳宏
• 通讯作者: 冨田佳宏