第一原理計算によるhcp金属結晶キンク発現機構の解明

Kink deformation mechanisms in hcp metallic crystals based on DFT calculations

伊東 祐斗*; 江草 大佑*; 山口 正剛   ; 阿部 英司*

Ito, Yuto*; Egusa, Daisuke*; Yamaguchi, Masatake; Abe, Eiji*

hcp金属の中でも高いc/a比を示すZnやCdでは、底面内方向圧縮下での底面すべりが抑制された条件において、結晶回転により特徴づけられるキンク変形が発現する。キンク変形は独立なすべり系が限られるhcp構造の塑性変形を補うとともに、一部のMg合金においては高強度化に寄与することから近年注目されているが、変形機構の詳細は明らかなっていない。本研究ではhcp金属を対象として、底面すべりが抑制される一軸圧縮条件における構造安定性について、第一原理計算によるPhonon分散関係および一般化積層欠陥エネルギー(GSFE)を用いて評価し、キンク変形機構の理解を深める。

Among hcp metals, Zn and Cd, which have high c/a ratios, exhibit kink deformation characterized by crystal rotation under conditions of suppressed basal slip under in-basal compression. Kink deformation has recently attracted attention because it compensates for the plastic deformation of the hcp structure, which has a limited independent slip system, and also contributes to high strength in some Mg alloys. In this study, we evaluated the structural stability of hcp metals under uniaxial compression conditions where basal slip is suppressed, using first-principles calculations of the Phonon dispersion relation and generalized stacking fault energy (GSFE) to understand the kink deformation mechanism.