A 3D multiscale crystal plasticity simulation on ultrafine-graining of FCC polycrystal based on dislocation patterning

転位パターニングに基づくFCC多結晶金属の結晶粒超微細化に関する3次元マルチスケール結晶塑性シミュレーション

青柳 吉輝; 志澤 一之*

Aoyagi, Yoshiteru; Shizawa, Kazuyuki*

近年、卓越した強度を有する金属材料として超微細粒金属が注目を集めている。強ひずみ加工による結晶粒微細化のプロセスは、セル構造・サブグレインを経て高密度転位壁が形成され、マイクロバンドさらにはラメラ状組織へ発展し、大角粒界で囲まれたサブディビジョンが形成されるというものである。本研究では、反応-拡散モデルに応力及び他のすべり系の活動状況に依存した可動転位の増殖率を新たに導入し、それを介して応力情報を転位密度の基準値に反映させることで、より自然に誘発される転位パターニングを表現する。また、本モデルを用いたFEM解析を行い、セル形成,サブグレイン遷移,サブグレイン壁の高密度転位壁への発展並びにラメラ状サブディビジョンの形成を再現し、転位パターンが超微細粒形成に及ぼす影響について検討する。

Ultrafine-grained metals whose grain size is less than one micron have attracted interest as high strength materials. In this study, in order to predict spontaneous dislocation patterning, generation rate of mobile dislocations is newly introduced into reaction-diffusion model. Information of deformation is related with the reference dislocation density through the generation rate depending on stress and activity of other slip system. In addition, carrying out pseudo-three-dimensional FE simulation for severe compression of FCC polycrystal using a multiscale crystal plasticity model based both on dislocation patterning and accumulation of geometrically necessary dislocations, we predict numerically the processes of ultrafine-graining of FCC crystal. We investigate comprehensively the effect of dislocation behaviors on the processes of ultrafine-graining.