超微細粒金属の変形機構に関する大規模原子シミュレーション

Large-scale atomistic simulations on deformation mechanism of ultrafine-grained metals

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。本研究では、多結晶薄板モデルに対するせん断変形解析を行い、降伏応力と流動応力の粒径依存性を明らかにした。また、転位密度の異なる3次元多結晶モデルを用いた繰り返し変形シミュレーションを行い、薄板モデルと同様に粒径依存の降伏挙動を示すとともに、微細粒材料のバウシンガー効果が変形時の転位密度の変化によってもたらされることを明らかにした。本研究の一部は、2014年度日本金属学会論文賞(力学特性部門)を受賞した。

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.