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J-GLOBAL ID：201502285892143335   整理番号：15A0362408

鉄鋼の粒界破壊におけるマルチスケール熱力学解析

著者 (1件)： 山口正剛 (日本原子力研究開発機構 システム計算科セ)
資料名： まてりあ  (Materia Japan)
巻： 54  号： 3  ページ： 110-117  発行年： 2015年03月01日 
JST資料番号： F0163A  ISSN： 1340-2625  CODEN： MTERE2  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 解説  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 粒界偏析の第一原理計算と二種類の破壊力学試験を組合せることにより,粒界の原子間結合の強さを表す電子論的エネルギー低下がもたらすCT試験片の破壊靭性低下を解明した。合金鋼の不純物偏析による粒界破壊(焼戻脆性)に注目した。最近行った第一原理計算と破壊力学試験を用いた解析結果を述べた。粒界/表面における溶質元素の偏析の第一原理計算結果と,切欠き材棒曲げ試験,予亀裂材CT試験という二種類の破壊力学試験結果を組合せることで,粒界の電子論的なエネルギーとマクロな破壊靭性値をつなげるマルチスケール解析を行った。その結果,粒界の凝集エネルギー(理想破壊エネルギー)が破壊靭性値を支配していた。つまり,表面偏析が粒界偏析よりエネルギー的に安定な脆化元素が粒界に偏析すると,そのエネルギー差に応じて破壊靭性が低下した。その依存関係は非常に非線形であり,粒界凝集エネルギーにはある閾値が存在し,それ以下で急激に破壊靭性が低下した。上記のマルチスケール関係における重要なポイントの一つは,微視亀裂先端からの転位射出量(塑性変形量)が,亀裂面の原子間結合の強さに依存することであった。鉄鋼が第二相粒子から破壊する理由を明らかにした。

シソーラス用語： *粒界破壊 ,  計算 ,  破壊靱性 ,  *合金鋼 ,  鋼材 ,  非線形解析 ,  粒界偏析 ,  破壊力学 ,  CT試験片 ,  微小亀裂 ,  亀裂伝搬 ,  切欠き ,  凝集エネルギー ,  結晶粒界 ,  焼戻脆性 ,  曲げ試験 ,  破壊エネルギー ,  表面偏析 ,  亀裂先端 ,  第二相 ,  転位【結晶】 ,  塑性変形
準シソーラス用語： マルチスケール解析 ,  第一原理計算 ,  熱力学解析

分類 (2件)： 金属材料  (HC04020L) ,  機械的性質  (WB02030U)

引用文献 (24件)：

• (1) W. C. Johnson and J. M. Blakely (eds.): Interfacial Segregation, ASM, Metals Park, OH, (1977).
• (2) 南雲道彦:水素脆性の基礎-水素の振る舞いと脆化機構-,内田老鶴圃,(2008).
• (3) W. Losch: Acta Metall., 27(1979), 1885-1892.
• (4) R. P. Messmer and C. L. Briant: Acta Metall., 30(1982), 457-467.
• (5) R. Schweinfest, A. T. Paxton and M. W. Finnis: Nature, 432(2004), 1008-1011.

タイトルに関連する用語 (4件)： 鉄鋼 ,  粒界破壊 ,  マルチスケール ,  熱力学解析