Fundamental role of 3(11) and 3(12) grain boundaries in elastic response and slip transfer

弾性変形と塑性伝播挙動の3(11)双晶と3(12)粒界の基礎的役割

都留 智仁   ; 加治 芳行  ; 渋谷 陽二*

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

粒界制御により材料の新たな機能が発現することが知られている。本研究では、FCC結晶中の3(11)双晶境界と3(12)粒界の、弾塑性変形機構に対して、大規模分子動力学解析を用いて検討を行った。まず、局所体積と局所弾性特性の評価する手法を提案して、それぞれの粒界を評価した。その結果、双晶境界では粒内と大きく変化しない一方、不安定な粒界部では局所弾性係数が大きく低下することから、近年のナノ多結晶材料における軟化の基礎メカニズムになることがわかった。また、変形シミュレーションにより、3(12)粒界は塑性変形を容易に伝播させることがわかった。

To understand individual grain boundary characteristics, the influence of grain boundaries on the elastic and plastic deformation behaviors of copper bicrystals with 3(11) twin and 3(12) grain boundaries were investigated by large scale molecular statics simulation. Our results showed that an incoherent boundary experiences a reduction in elastic resistance due to the increase in excess free volume and structure-dependent local indentation modulus, while a coherent boundary has little effect on the elastic deformation. Plastic deformation of the 3(12) indentation demonstrates easy slip transfer across the interface.