汎用ニューラルネットワーク力場によるTi-6Al-4Vの体積弾性率の計算#

汎用ニューラルネットワーク力場であるM3GNetとCHGNet、および汎用タイトバインディング法であるThreeBodyTBを用いてTi-6Al-4Vの体積弾性率を計算し、その結果を第一原理計算での計算結果と比較しました。さらに、これらの汎用ニューラルネットワーク力場をファインチューニングしたものを用いて同様の計算を行いました¹。

Ti-6Al-4Vについて#

Ti-6Al-4Vは、質量分率で6%のAlと4%のVを加えた合金です。hcpとbccが混在した構造をとります。高い強度と耐食性をもち、かつ加工も容易であることから宇宙航空産業をはじめとした分野で広く用いられています。

計算モデルの作成#

本解析ではhcpとbccの2つの構造のTi-6Al-4Vを作成しました。

hcpについては、Materials Projectより取得したhcpのTiの構造ファイル(mp-46)をもとにして作成しました。まず、mp-46のセル形状を直方晶系に変換し、2×2×2のスーパーセルモデルを作成しました。次に、それぞれの質量分率が適切な値になるようにTiの一部をAlとVに置換しました。

bccについては、Materials Projectより取得したbccのTiの構造ファイル(mp-73)をもとにして作成しました。まず、mp-73のセル形状をプリミティブセルに変換し、3×3×3のスーパーセルモデルを作成しました。次に、それぞれの質量分率が適切な値になるようにTiの一部をAlとVに置換しました。

最後に、作成した2つの構造をそれぞれQuantum ESPRESSOを用いて最適化しました。