Incipient plasticity of twin and stable/unstable grain boundaries during nanoindentation in copper

銅の双晶と安定・不安定粒界におけるナノインデンテーション下の初期塑性

都留 智仁   ; 加治 芳行  ; 松中 大介*; 渋谷 陽二*

Tsuru, Tomohito; Kaji, Yoshiyuki; Matsunaka, Daisuke*; Shibutani, Yoji*

粒界などの結晶欠陥は新たな欠陥生成の抵抗を低下させ転位生成源となる。本研究では、原子シミュレーションによりさまざまな種類の粒界におけるナノインデンテーション下の初期塑性について検討した。ツインと複数の対応格子粒界において転位が生成されるメカニズムと生成の抵抗の低下について評価した結果、ツインと安定な粒界では、無欠陥領域よりも優先して最初のすべりが生じることがわかった。また、不安定な粒界では粒界面の不均質な領域から転位が生成することがわかった。

An incipient plastic deformation of several types of grain boundaries subjected to nanoindentation was investigated by atomistic simulations. Crystal defects such as grain boundaries undermine the nucleation resistance. In this paper, we examined the dislocation nucleation mechanism at the twin and several coincidence site lattice grain boundaries and the resulting weakening of the dislocation nucleation resistance. We found that for the twin and the relatively stable grain boundary the primary slip deformation is activated on the grain boundary plane prior to the defect-free region because of the low fault energy of the grain boundaries during slip deformation. Subsequently, the secondary slip is activated from the grain boundary. On the other hand the dislocation is initially generated from the heterogeneous grain boundary plane for the unstable high-energy grain boundaries.