Anomalous solution softening by unique energy balance mediated by kink mechanism in tungsten-rhenium alloys

キンク機構を介したW-Re合金に特有なエネルギー平衡による特異な固溶軟化現象

都留 智仁   ; 譯田 真人*; 鈴土 知明   ; 板倉 充洋  ; 尾方 成信*

Tsuru, Tomohito; Wakeda, Masato*; Suzudo, Tomoaki; Itakura, Mitsuhiro; Ogata, Shigenobu*

体心立方格子(BCC)を有する金属内の合金元素は強化や軟化機構を発現し、その影響は温度や濃度に依存して、複雑に変化する。本研究では、タングステン合金を対象として、転位モデルの第一原理計算と固溶強化機構の理論モデルを組み合わせて合金元素の影響をユニバーサルに評価する方法を検討した。BCC金属では、転位運動はキンク機構に基づく熱活性化過程であるため、合金元素が活性化エネルギーに与える影響を直接計算し、温度と濃度および合金元素の種類に依存した力学特性を評価した。

We explored softening/strengthening behavior in various solute in W matrix by density functional theory (DFT) calculations combined with solid solution model. As a result of DFT calculations for various solute, a clear trend was observed in the interaction energy between a solute and a screw dislocation, which has predominant influence on solid solution behavior. The predictions based on the solid solution model with DFT can reasonably reproduce the complicated softening/strengthening as a function of temperature and solute concentration. We conclude that this specific balance is the origin of macroscopic solid solution softening.