Solution softening in magnesium alloys; The Effect of solid solutions on the dislocation core structure and nonbasal slip

マグネシウム合金の固溶軟化; 固溶体の転位芯構造と非底面すべりへの影響

都留 智仁   ; 宇田川 豊  ; 山口 正剛   ; 板倉 充洋  ; 蕪木 英雄; 加治 芳行  

Tsuru, Tomohito; Udagawa, Yutaka; Yamaguchi, Masatake; Itakura, Mitsuhiro; Kaburaki, Hideo; Kaji, Yoshiyuki

軽量構造材料の応用に向けてマグネシウム合金の延性を向上させる必要性が認識されている。本論文では、イットリウム固溶が非底面すべりを活性化する可能性に着目する。まず、純マグネシウムの底面及び柱面に対する一般化積層欠陥(GSF)エネルギーを密度汎関数理論(DFT)と経験ポテンシャルによって評価し、転位芯構造への影響について準離散変分パイエルス・ナバロウモデル(SVPN)を用いて検討する。さらに、添加されたイットリウムの固溶軟化に対しても、DFT計算ベースのSVPNモデル解析を行ったところ、GSFエネルギー表面の勾配を低下させることによって、軟化を促進する影響をもつことを明らかにした。

There is a pressing need to improve the ductility of magnesium alloy toward the advanced application for light-weight structural materials. In this letter we focused attention on the particular potential function for yttrium to activate the non-basal slip. The generalized stacking fault (GSF) energies of both basal and prismatic planes for pure magnesium are calculated by density functional theory (DFT) and EAM potential, and its effect on the dislocation core structures are examined by semidiscrete variation Peierls Nabarro (SVPN) model. Solution softening of added yttrium was similarly estimated by combination of DFT and SVPN model. Yttrium was found to have a particular influence on solution softening by the reduction of the gradient of the GSF energy.