【研究分野】金属・資源生産工学

【研究領域課題番号】16H04541 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

凝固組織 / 界面物性 / デンドライト / フェーズフィールド法 / 分子動力学法 / 優先成長方位 / 金属生産工学

【研究成果の概要】

本研究では、金属材料の凝固におけるデンドライトの優先成長方位が合金濃度に依存するという新奇の現象が、多様な合金系において生じることを実験研究によって明らかにした。そして、そのメカニズム解明のための熱力学解析と原子シミュレーションを実施するとともに、組織形成シミュレーション法のフェーズフィールド・モデルを発展させ、そのシミュレーションによって、組織形態の多様性を総括する形態マップを構築した。

【研究の社会的意義】

現在までの凝固工学では、結晶の優先方位は結晶構造のみで決まることが想定されてきた。本研究の学術的意義は、優先成長方位遷移現象が多くの合金系でも発現することを解明したことにより、界面物性の濃度依存性という今までの学理に考慮されてこなかった因子の重要性を示したことである。結晶の優先成長方位は、デンドライトの幾何学的特徴や競合成長における配列の対称性等を決定するため、凝固組織のサイズ・形態、そして偏析にまで影響を及ぼすことから、金属材料製造プロセスにおける凝固組織制御の高精度化につながる知見が得られた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】15,340千円 (直接経費: 11,800千円、間接経費: 3,540千円)