合金組織予測ソフトウェア MICRESSのご紹介

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合金組織予測ソフトウェア

MICRESSのご紹介

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１．概要

２．計算例

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MICRESSとは？

Thermo-Calc熱力学データと連携して、温度履歴や組成、濃度や結晶粒分布に応じた多様な合金組織のミクロ組織形成過程を解析するソフトウェア ◆ 共析反応 (g → a + Fe3C) ◆ 結晶粒成長 ◆ _{包晶反応 (L +}d _→ g ₎ ◆ 凝固 (L → d ) ◆ g _→a 変態 ➢ Fe-C系の各反応の組織変化の一貫計算

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計算機能

主な機能 ✓ 任意数の元素・相および結晶粒で構成された系を構築可能 ✓ 熱力学データベースに基づき、界面駆動力を算出 ✓ 拡散データベースに基づき、元素の拡散を解析 ✓ 核生成を設定可能であり、熱力学的に生成を自動判定 ✓ その他、ファセット界面などの異方性界面モデル、定比化合物相の計算、粒界拡散の設定など・・・ ※計算手法としてマルチフェーズフィールド法を使用し、差分法による数値計算を実施するオプション機能 ✓ 応力・歪み連性計算（stress coupling） ✓ 溶湯流れ連性計算（flow coupling） ✓ 漸近展開法に基づく均質化法ソフトウエア（HOMAT)

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稼働環境

ハードウエア要件

・ CPU: X86 compatible (64bit)、 quad-core以上推奨

・メモリ: 4GB以上を推奨（3D計算なら16GB以上推奨）システム要件

・ Windows 7 / 10 64bit

・ OpenSUSE 42.2 (Leap) 64bit ・ CentOS 7 64bit ・ Ubuntu 16.04 LTS 64bit ライセンス形態・ノードロック・ネットワーク（同時実行JOB数10） ※Thermo-Calcライセンス必須

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１．概要

２．計算例

Al-Cu

Al-Mg-Si

その他

解析事例

３．オプション機能

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組成：Al-3Cu (at.%) 初期温度：950 K

状態図 _{平衡相分率 - 温度}

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•初期組成： Al-3Cu (at.%) •初期相：液相のみ •計算領域格子数： _200×200 _{or 200×200×200} 格子幅： _{0.5 mm} _{(100μm×100μm)} •温度条件：初期温度を950 K。計算領域下部500 mmに298 K を設定し、一次元の温度場を設定。 •異方性：デンドライト性異方性をFCCに設定 •核生成条件：不均一核生成をFCCとAl₂Cu相に設定 •熱力学データベース： TCAL6 (駆動力計算、核生成判定用) •動力学データベース： MOBAL5 (拡散係数算出用)

AlCu凝固計算条件

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相番号 Cu濃度温度

AlCu凝固計算結果 2D

Al₂Cu FCC Liquid 界面

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S o li d p h ase fr ac ti o n

AlCu凝固計算結果 3D

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Al₂Cu FCC Liquid 界面

Al-3Cu

Al-9Cu

Al-15Cu

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simulation time, s P h as e fr ac ti o n FCC in Al-3Cu Al₂Cu in Al-3Cu FCC in Al-9Cu Al₂Cu in Al-9Cu FCC in Al-15Cu Al₂Cu in Al-15Cu 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Simulation time, s T em p er at u re , K Al-3Cu Al-9Cu Al-15Cu 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 800 850 900 950 平均温度の時間変化相分率の時間変化

Al-xCu凝固計算結果

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•初期組成： Al-5.5Mg-11.0Si (at.%) •初期相：液相の左下端にFCCを設定 •計算領域格子数： _200×200 格子幅： _{0.25 mm} •初期温度：842 K •抜熱量： 5 および 30 J/s/cm3 •異方性：デンドライト性異方性をFCCに設定 •核生成条件：不均一核生成をSi(DIAMOND_A4)とMg2Siに設定 •熱力学データベース： TCAL6 (駆動力計算、核生成判定用)

Al-Mg-Si凝固計算条件

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Al-Mg-Si凝固計算結果

100 s

Mg₂Si Si FCC Liquid Mg₂Si Si FCC Liquid 相番号 Mg濃度 Si濃度 30 J/s/cm 3 5 J/s/cm 3 100 s 400 s

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その他解析事例

粒成長と再結晶のシミュレーション樹枝状オーステナイトおよび球状黒鉛の成長析出、solute drag、粒子のピン止め効果などに依存する粗大化を計算可能結晶粒方位差の影響も考慮可能ダクタイル鋳鉄（Fe-C-Si-Mn-Mg）の樹状オーステナイトおよび球状黒鉛の共晶成長を計算オーステナイトに包まれた黒鉛の成長

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その他解析事例

IN718(Ni基超合金)のレーザー溶融シミュレーション Ni基合金の拡散ろう付シミュレーション レーザー溶融時の凝固解析を実施し、Nb3C炭化物の形成とC拡散挙動を解析ろう材の凝固溶融解析凝固界面後方の溶融が進行するとともに新しいオーステナイト粒の核生成が促進される

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１．概要

２．計算例

３．オプション機能

応力歪み連性計算

溶湯流れ連性計算

均質化法計算およびFEMとの連携

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計算例：鋼のγ－α変態における応力分布変化 σ_xx (MPa) σ_xy (MPa) 相分布（_{γ: 、α: ）} 追加オプションのStress-Strainモジュール・組織変化に伴う局所的な応力や変位を計算可能。・任意の境界条件を付与可能。・eigenひずみあるいはデータベースのモル体積をもとに計算。・入力として新たに各相の弾性定数や熱膨張係数が必要となる。

応力歪み連性計算

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追加オプションのflowモジュール・流れ場（流速、圧力）を解きながら、通常の組織計算を実施 ✓ マルチフェーズフィールド方程式 ✓ 移流拡散方程式 ✓ ナビエストークス方程式・元素拡散による密度変化、対流の影響の解析・溶湯流れの透過率の算出、マクロ偏析の予測

溶湯流れ連性計算

計算例：TiAl系凝固デンドライト成長 0g 1g 界面前方のAl濃度上がると密度差から上昇流が発生し、拡散が促進される。

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均質化法計算ソフトウェアHOMAT ・計算したミクロ組織のマクロな機械特性を算出可能。 (均質化計算) ・組織に含まれる各相の特性が必要。・算出した弾性定数などをマクロな有限要素法解析に利用可能となる。

均質化法計算

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均質化法計算ソフトウェアHOMAT

・マクロスケール解析結果のある点におけるミクロ状態の応力 /ひずみを出力可能。(局所化計算)

・Abaqusの援用により均質化された応力・ひずみを算出可能。

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