FCC超微細粒焼鈍材の降伏点降下現象に関するトリプルスケール転位-結晶塑性シミュレーション

A Triple-scale dislocation-crystal plasticity simulation on yield point drop of annealed FCC ultrafine-grained metal

黒澤 瑛介*; 青柳 吉輝; 志澤 一之*

Kurosawa, Eisuke*; Aoyagi, Yoshiteru; Shizawa, Kazuyuki*

転位源としての粒界の役割を考慮し、転位密度が極めて低い結晶粒において流れ応力が変形の初期段階において一時的に増加することを表現できる新たな臨界分解せん断応力モデルを構築した。また、本モデルを既報で構築したトリプルスケールGN転位-結晶塑性モデルに導入した。本モデルを用いて、転位組織-結晶粒構造-巨視的試験片にまたがるマルチスケールFEM解析を初期粒径及び初期転位密度の異なるFCC多結晶に対して実施し、焼鈍されたFCC微細粒からなるマクロな試験片に発現する降伏点降下現象及びLders帯の伝播を数値解析的に再現した。さらに、試験片レベルでの巨視的降伏及び結晶粒レベルでの微視的降伏状況について考察するとともに、粒径の減少に伴う降伏後の変形挙動の違いについて検討した。

In order to express the increase of critical resolved shear stress, the conventional Bailey-Hirsh's relationship is extended on the basis of physical consideration for grain boundary that plays a role of dislocation source. A triple-scale dislocation-crystal plasticity FE simulation based on the above model, geometrically necessary crystal defects and the homogenization method is carried out for annealed FCC polycrystals with different initial grain size and initial dislocation density. Yield point drop and propagation of Lders bands observed in macroscopic specimen with annealed FCC fine-grains are numerically reproduced. Moreover, macroscopic yielding of specimen and microscopic grain yielding are investigated in detail so as to clarify the initial yield behavior of annealed ultrafine-grained metals. It is also shown that plastic deformation is easy to be localized and the tensile ductility decreases as the grain size reduces.