Simulation of phosphorous migration to grain-boundary by molecular dynamics

分子動力学による粒界へのリン移動のシミュレーション

海老原 健一   ; 鈴土 知明   ; 山口 正剛   

Ebihara, Kenichi; Suzudo, Tomoaki; Yamaguchi, Masatake

原子炉圧力容器鋼において延性脆性遷移の原因となる粒界脆化を引き起こすリンの粒界偏析過程を原子レベルにおいて考察するため、鉄中でのリンの移動を担う混合格子間原子対、侵入型リン原子、空孔-リン複合体の粒界への移動を分子動力学によってシミュレーションしたところ、いずれも粒界に達することができず、その手前でリンが置換型となった。これは粒界の熱ゆらぎとエネルギー安定性の観点から説明できることが分かった。この結果は、従来の粒界リン偏析の考え方を修正するものと考えられる。

Phosphorus is known as an element which causes the ductile-brittle transition in reactor pressure vessel steels. In the migration simulation of phosphorus grain-boundary segregation using molecular dynamics, a mixed dumbbell, an interstitial P atom, and a vacancy-phosphorus complex cannot reach a grain-boundary directly. It was found that the cause of the phenomena is explained by thermal fluctuation of the grain-boundary and the energy stability of the defects. It indicates the modification of the conventional idea of the process for grain boundary segregation.