Effect of crystal orientation on incipient plasticity during nanoindentation of magnesium

マグネシウムのナノインデンテーションにおける結晶方位の初期塑性変形への影響

染川 英俊*; 都留 智仁   ; Singh, A.*; 三浦 誠司*; Schuh, C. A.*

Somekawa, Hidetoshi*; Tsuru, Tomohito; Singh, A.*; Miura, Seiji*; Schuh, C. A.*

ナノインデンテーションにおけるポップイン挙動は転位の活動によって生じるため、結晶方位に強く影響する。我々はマグネシウムに対するナノインデンテーションに対する実験と分子動力学計算によって方位の影響を詳細に検討した。実験によるインデンテーションから、底面の押込みにおけるポップイン荷重とそれに付随した変位は柱面への押込みより大きくなることがわかり、原子シミュレーションによる荷重-変位関係からも同様の結果が得られた。これらの方位による違いは、押込みによって生成される転位のタイプによって特徴づけられ、柱面のポップインは押込み軸に垂直な底面すべりによって生じる一方、底面では押込み方向の変位を生成しない底面すべりだけでなく錐面上に転位が生成されるためであることがわかった。

The effect of crystal orientation on incipient plasticity during nanoindentation was investigated by experiments and molecular statics simulation. Pop-in behavior is a result of dislocation activity, and is therefore influenced by crystal orientation. Experimental results using single crystals indicated that indentations on the basal plane had higher pop-in loads and larger pop-in displacements than those on the prismatic plane, an effect also captured by molecular statics simulation. The difference can be traced to the types of activated dislocations, with not only basal but also pyramidal dislocations active for indentations on the basal plane, but only basal dislocations triggered at the first pop-in on the prismatic plane.