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Effect of the dilation caused by helium bubbles on edge dislocation motion in $$alpha$$-iron; Molecular dynamics simulation

$$alpha$$鉄における刃状転位運動に対するヘリウムバブルによる格子歪みの影響; 分子動力学法

阿部 陽介  ; 都留 智仁   ; Shi, S.*; 大野 直子*; 鵜飼 重治*

Abe, Yosuke; Tsuru, Tomohito; Shi, S.*; Ono, Naoko*; Ukai, Shigeharu*

高エネルギー中性子照射により形成されるボイドやヘリウム(He)バブルなどのナノ欠陥は照射材料の機械特性を劣化させることが知られている。本研究では、分子動力学法を用いて$$alpha$$鉄中での刃状転位の運動に対するHeバブルによる障害物強度を評価した。温度300Kと500Kの場合について、2nmと4nmのHeバブルに対してヘリウム/空孔(He/V)比をそれぞれ0-1の範囲で変化させた。その結果、両温度において、He/V比が0-0.5程度までは障害物強度は増加し、それ以上のHe/V比の増加によって障害物強度は減少することが分かった。各バブルサイズ・He/V比・温度に依存してHeバブルにより生じる格子歪み量と障害物強度に相関があることが分かった。

Various types of nanometric defects such as voids and helium (He) bubbles produced by high energy neutron irradiations are known to degrade the mechanical properties of irradiated materials. In this study, we have evaluated the obstacle strength of He bubbles to the mobility of an edge dislocation in $$alpha$$-iron for 2 and 4 nm bubbles with He-to-vacancy (He/V) ratios ranging from 0 to 1 at 300 and 500 K, by molecular dynamics simulation. Results showed that as the He/V ratio increases, the obstacle strength needed for the release of a dislocation from the bubble becomes stronger up to a moderate He/V ratio, and a further increase in the He/V ratio leads to weakening of the obstacle strength. For He/V = 1, the obstacle strengths are $$10-30%$$ weaker than those at moderate He/V ratios depending on the bubble size and temperature. The extent of obstacle strength was found to be correlated with the dilation caused by He bubbles depending on the bubble size, He/V ratio, and temperature.

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パーセンタイル:71.93

分野:Nuclear Science & Technology

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