Influence of competition between intragranular dislocation nucleation and intergranular slip transfer on mechanical properties of ultrafine-grained metals

微細多結晶金属における粒内転位と粒界のすべり伝播の関係と機械特性への影響

都留 智仁   ; 青柳 吉輝*; 加治 芳行  ; 下川 智嗣*

Tsuru, Tomohito; Aoyagi, Yoshiteru*; Kaji, Yoshiyuki; Shimokawa, Tomotsugu*

バルクナノメタルの力学特性は、粒界部の体積率が通常の粗大粒材と比べて大きくなるため、従来の転位の平均的挙動として説明することができない。そのため、粒界や転位の個々の局所的な挙動が力学特性に与える影響が大きくこれらを理解することが重要となる。本研究では、大規模原子シミュレーションを用いて、粒界および粒内転位の活性化過程について検討を行う。粒内転位源として、フランクリード源の原子モデルを構築し、せん断変形に対する多結晶内の転位の運動について検討を行った結果、初期の転位源の活動は粒径に依存しないものの、粒界を越えた転位の伝播が系全体の塑性変形に大きく影響することを明らかにした。本論文は、第62回日本金属学会論文賞を受賞した。

Mechanical properties of the bulk nanostructured metals, in which the volume fraction of the grain boundary is remarkably increased, cannot be explained by the average quantity of dislocation motion as predicted in conventional course-grained metals. Therefore, it is necessary to understand the effect of each grain and dislocation motion on macroscopic mechanical properties. In the present study, large scale atomistic simulations are performed to investigate the activation process of both intergranular and intragranular dislocations. A dipole of Frank-Read source was modeled as a dislocation source and bow-out motion was simulated to investigate the effect of grain size and orientation on the critical shear stress and macroscopic plastic deformation.