Atomistic simulations on size-dependent yield mechanism of ultrafine-grained metals
超微細粒金属の粒径サイズ依存の降伏メカニズムにおける原子シミュレーション
都留 智仁 ; 青柳 吉輝*; 加治 芳行 ; 下川 智嗣*
Tsuru, Tomohito; Aoyagi, Yoshiteru*; Kaji, Yoshiyuki; Shimokawa, Tomotsugu*
微細粒材料の機械特性は粗大粒と大きく異なることが知られており、その代表的なものが粒径に依存した強度変化である。最近の研究から繰り返し変形の力学応答についても通常の延性金属材料にないバウシンガー効果を示すことが分かってきた。本研究では、初期転位密度の異なる三次元多結晶金属の大規模原子モデルを構築し、単軸引張り・圧縮シミュレーションによってそれらの変形挙動について検討を行った。その結果、粒径依存の降伏挙動を明らかにするとともに、繰り返し変形の力学応答としてバウシンガー効果が発生する条件も初期転位密度の違いによって決定されることがわかった。
Recent metal processing technique allows the effective control of grain scale and microstructure in metallic systems, improving bulk material properties. In this study, huge-scale atomistic simulations of the polycrystalline thin film containing the Frank-Read source are performed to elucidate the fundamental deformation mechanism of ultrafine-grained metals. While the first plastic deformation occurs by the dislocation bow-out motion within the grain region for both models, the subsequent plastic deformation is strongly influenced by the resistance of the slip transfer by dislocation transmission through grain boundaries. Subsequently, the Bauschinger effect of the ultrafine-grain metals is investigated using three-dimensional polycrystalline model with dislocation sources within the grain region.