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強度物性グループ

English

微視組織が力学特性に及ぼす影響は、組織サイズと同じスケールにおける変形挙動に深く関係します。我々のグループでは、ナノスケールの局所力学挙動解析や原子スケールモデリングによって、転位・固溶元素・結晶粒界・第二相などの格子欠陥が力学挙動に及ぼす影響を明らかにします。これによって、マクロ力学特性が発現する素過程を解明し、強度設計の新しい指導原理の提示を目指します。

専門分野・研究対象

1. ナノスケール局所力学挙動解析・TEM内その場変形解析
ナノ—サブミクロンスケールにおける力学挙動を直接評価できるナノインデンテーション法は、微視組織—力学応答を精緻に解析することが可能です。
また、TEMまたはSEMその場変形解析は、微視スケールにおける力学挙動と変形組織の関係をより詳細に捉えることが可能です。
これらの実験解析によって、特定の組織を選択して力学応答を定量的に評価することや、変形組織の形成過程と力学応答の関係を解明することが可能です。

2. 原子スケールモデリングによる強度発現機構の理論的解明
第一原理計算や分子動力学計算などの原子スケール計算手法は、構造材料の力学特性に対する格子欠陥 (転位、粒界、析出物、固溶元素など) の影響解明において有効なアプローチです。
格子欠陥の相互作用、微視的変形ダイナミクス、さらには材料組織が構造材料の巨視的な強度に及ぼす影響について、原子スケール計算手法による解明を目指すとともに新たな解析手法の構築にも取り組んでいます。

The effect of microstructure on mechanical properties is closely related to deformation behavior on the same scale as the structure size. In our group, by nanoscale local mechanical behavior analysis and atomic scale modeling, we clarify the effects of lattice defects such as dislocations, solute elements, grain boundaries, and second phases on mechanical behavior. We aim to elucidate the elementary processes in which macromechanical properties appear, and to present new guiding principles for strength design.

Specialized Research Field

1. Nanoscale mechanical characterization & In-situ deformation analysis in a TEM
The nanoindentation method, which can directly evaluate the mechanical behavior at the nano-submicron scale, enables precise analysis of the microstructure-mechanical response.
In addition, TEM or SEM in-situ deformation analysis enables a more detailed understanding of the relationship between mechanical behavior and deformation structure on a microscopic scale.
Through these experimental analyses, it is possible to select a specific structure and quantitatively evaluate the mechanical response, and to elucidate the relationship between the formation process of the deformed structure and the mechanical response.

2. Theoretical approach of strengthening mechanism based on atomic-scale simulations
Atomic-scale simulation techniques such as first-principles and molecular dynamics calculations are powerful approaches for unveiling the effects of lattice defects (such as dislocations, grain boundaries, precipitates, and solute atoms) on the mechanical properties of structural materials.
We are investigating the interaction between lattice defects, microscopic deformation dynamics, and the effects of microstructure on the macroscopic strength of structural materials using atomic-scale calculation methods. We are also constructing more effective analysis methods to uncover the microscopic origins of mechanical properties.