格子欠陥の発展挙動に関するナノ-メゾスケール解析

Nano-meso scale simulations of lattice defects dynamics

都留 智仁   

Tsuru, Tomohito

本発表は、日本金属学会2011年春期(第148回)大会に併設される計算材料科学ワーキンググループにおける依頼講演である。以下に、発表内容を示す。強度と結晶粒径に関するホールペッチの関係に代表されるように、今日までマクロ特性とミクロ組織を関係づけるモデルが広く用いられてきた。その一方、近年の微細材料や強ひずみ加工による材料、又は原子力材料における照射硬化においては、従来の平均場としての欠陥挙動だけでなく、個々の欠陥の動的挙動が材料全体の特性を決定するうえで重要な役割を果たすことがわかってきた。本発表では、マクロ特性の素過程となる欠陥挙動がメゾスケールまでの領域で発現することに着目し、ナノからメゾスケールに至る欠陥のダイナミクスに関する研究を行った。大規模電子・原子シミュレーションや、離散転位力学解析と境界要素法を組合せた新規な計算力学手法を提案し、マクロな力学応答と欠陥のダイナミクスの素過程との関係を明らかにした。

The dislocation-grain-boundary process is fundamental to the improvement of the mechanical properties of metallic materials. This process contributes significantly to plastic deformation as well as dislocation-dislocation interactions. These lattice defects have been effectively utilized for material strengthening as determined by the Hall-Petch relationship. However, it becomes well-known that the individual defect structure plays a great role in the whole materials system. In this study, we have developed nano-mesoscale simulation methods to understand defects dynamics under deformation since these materials characteristics are derived from mesoscopic behavior.