BCC-MEAモデル合金を用いた第4族元素の力学特性への影響

Effect of group 4 element on mechanical properties in BCC-MEA

都留 智仁   ; Lobzenko, I.   ; Han, S.*; Chen, Z.*; 岸田 恭輔*; 乾 晴行*

Tsuru, Tomohito; Lobzenko, I.; Han, S.*; Chen, Z.*; Kishida, Kyosuke*; Inui, Haruyuki*

ハイエントロピー合金(HEA)やゴムメタルなどの高濃度合金系において、強度と延性・靭性を両立した優れた力学機能が発見されており、高濃度の合金元素による優れた特性が注目を集めている。ただし、BCC構造を持つHEAでは、第56族元素から成るMoNbTaVW合金が延びずに界面で破壊するのに対して、第45族元素によるTiNbTaZrHf合金は巨大な延びを発現する。このように、合金系によって特性が全く異なるため、高濃度であることに加えて構成元素の役割が重要になる。本研究では、3元系のBCCミディアムエントロピー合金(MEA)モデルに対して、構成元素の力学特性に及ぼす効果を第一原理計算によって検討した。

In this study, the effect of the constituent elements on the mechanical properties of the ternary BCC medium entropy alloy (MEA) model was investigated by the first-principles calculation. For NbTiZr with different composition as BCC-MEA, we construct an atomic model with random solid solution and short-range ordered (SRO) structure obtained from Monte Carlo analysis. For each of the Random structure and SRO structure, various bulk properties related to the formation of the SRO, mean square atomic displacement (MSAD), elastic properties, stacking defects, twins, etc. are investigated. The formation energy and distribution of dislocation dipoles were evaluated by first-principles calculation of the dislocation structure, and the influence of Group 4 elements was examined.