BCC鉄におけるらせん転位の挙動; 分子動力学シミュレーションによる研究

Screw dislocation behavior in BCC Fe; Study using molecular dynamics simulations

鈴土 知明   ; 鬼塚 貴志*; 福元 謙一*

Suzudo, Tomoaki; Onitsuka, Takashi*; Fukumoto, Kenichi*

照射によって転位ループ, ボイド, 溶質クラスタ等の様々な欠陥が形成される。それらは転位の障害物となることから、転位と障害物の相互作用の研究が実験, 理論の両面から進められてきた。しかしながらBCC鉄の理論面に関して、すべり面が低温で{110}であるにもかかわらず、温度が室温程度に上昇すると{112}に変化するという現象を分子動力学で再現できないという問題があった。そのため、我々は原子間ポテンシャルを考察し上記のすべり面の温度転移を分子動力学で再現することを試みた。また、その温度転移がどのようなメカニズムでおきるかをらせん転位のパイエルスポテンシャルから考察した。その結果、適切な原子間ポテンシャルを選択することによって、すべり面の温度転移を再現できることが分かった。また、温度転移は、格子の温度揺らぎによって生じている可能性が高いことが分かった。

The irradiation produces various defects such as dislocation loops, voids, and solute clusters. Since they become obstacles for dislocations, research on the interaction between dislocations and obstacles has been pursued. Regarding the slip plane of BCC iron, the slip plane is {110} at low temperature but changes to {112} when the temperature increases to about room temperature; however, this phenomena has not been reproduced by molecular dynamics. We reconsidered the interatomic potential to reproduce the above temperature transition of the slip plane by molecular dynamics. In addition, the mechanism of the transition was discussed from the Peierls potential of the screw dislocation. As a result, it was found that the temperature transition of the slip plane can be reproduced by selecting an appropriate interatomic potential. It was also found that the temperature transition was likely to have been caused by temperature fluctuations of the lattice.