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A Numerical description of the motion of screw dislocation around solutes in tungsten alloys

タングステン合金のらせん転位運動の数値的記述方法

都留 智仁  ; 鈴土 知明 ; 板倉 充洋 ; 譯田 真人*; 尾方 成信*

Tsuru, Tomohito; Suzudo, Tomoaki; Itakura, Mitsuhiro; Wakeda, Masato*; Ogata, Shigenobu*

BCC合金の変形は、温度と合金元素の濃度に強く依存して変化することが知られており、Cottrellによる格子間原子の転位への固着によるという従来の説や、温度への依存性を転位運動の摩擦力によって説明するConradの説など、古くから多くの研究が行われてきた。しかし、BCC合金における軟化現象などのメカニズムは従来の機構によって説明することが困難である。BCC金属では、転位運動はキンク機構に基づく熱活性化過程であるため、合金元素が活性化エネルギーに与える影響を直接計算し、温度と濃度および合金元素の種類に依存した力学特性を評価した。また、有限温度の転位運動のダイナミクスを直接解析する手法を構築し、合金元素の影響を包括的に議論する。

Effect of transmutation products such as Re and Os is one of the central issues on change in mechanical properties under neutron irradiation in fusion reactors. Especially, Re solutes in W affect not only hardening via radiation-induced precipitation but also significant softening effect. We explored softening/strengthening behavior in various solutes in W matrix by density functional theory (DFT) calculations combined with a solid solution model. In addition, we proposed a method for the dynamics motion of a screw dislocation based on kink nucleation and kink migration, in which Hamiltonian of a dislocation is described by line tension model. As a result of DFT calculations for various solutes, a clear trend was observed in the interaction energy between a solute and a screw dislocation, which has predominant influence on solid solution behavior.

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