合金元素による機械特性改善のための転位芯構造解析

Effect of alloying on dislocation core; DFT study for improving mechanical properties

都留 智仁   ; Chrzan, D. C.*

Tsuru, Tomohito; Chrzan, D. C.*

機械製品の効率を向上する技術において、軽量で高強度の構造材合金の開発が重要となる。マグネシウム合金は構造材料への応用に大きく期待されているが、低延性等の機械特性に重要な欠点がある。そこで、周期系の転位芯構造の弾性解析と第一原理解析によりMgの柱面上をらせん転位の電子構造の計算を行った。その結果、一部の添加元素がらせん転位の運動に必要な転位の収縮を促しMgの塑性異方性を改善させることを示した。

Solution strengthening is a well-known approach to tailoring the mechanical properties of structural alloys. Ultimately, the properties of the dislocation/solute interaction are rooted in the electronic structure of the alloy. Accordingly, we compute the electronic structure associated with, and the energy barriers to dislocation cross-slip. Using the example of a-type screw dislocations in Mg, we compute accurately the Peierls barrier to prismatic plane slip and argue that some elements should interact strongly with the studied dislocation, and thereby decrease the dislocation slip anisotropy in the alloy.