A Kinetic Monte-Carlo study of self-interstitialatom behavior near edge dislocation in a metallic crystal

金属結晶中の刃状転位近傍の自己格子間原子の振る舞いに関するキネティックモンテカルロ研究

鈴土 知明   ; Golubov, S.*; Barashev, A.*

Suzudo, Tomoaki; Golubov, S.*; Barashev, A.*

金属における転位バイアス因子の理論的評価値は実験値よりも大きいことが知られている。われわれは自己格子間原子(SIA)と転位の相互作用が従来のモデルに取り入れられていないことがその原因であると予測している。本研究では、転位バイアス因子の再評価のため、刃状転位近傍でのSIAの拡散シミュレーションをより正確に行うキネティックモンテカルロコードを開発した。新しいコードでは、SIAは転位との相互作用を考慮した移動障壁に従って拡散するようにした。Fe結晶を対象としたシミュレーションでは、転位近傍でdumbbell型のSIAが転位と反発するcrowdion型のSIAに変化することが確認され、バイアス因子の理論値が下がる可能性があることが示唆された。

It is known that the theoretical estimates of the dislocation bias factor in metals are generally larger than those derived from experiments. One of the reasons for this is that the theory does not account for the interaction of self-interstitial atom (SIA) and dislocations. In the present study, we developed a kinetic Monte-Carlo model to simulate the SIA diffusion near edge dislocation with a purpose of re-evaluating the bias factor. In the model, the energy barriers depend on the SIA configuration, direction of its axis, and spatial position with respect to the dislocation core. In the simulation for Fe crystal, we observed the transformations from dumbbell-type SIA to crowdion-type SIA near the edge dislocation. We expect that the transformation decreases the theoretical estimate of the dislocation bias factor.