Atomistic and continuum models for deformation of irradiated metals

照射材の変形に対する原子および連続体モデル

都留 智仁   ; 青柳 吉輝*; 加治 芳行 

Tsuru, Tomohito; Aoyagi, Yoshiteru*; Kaji, Yoshiyuki

本研究では、照射材特有の変形モードに着目し、原子シミュレーションによるエネルギー論と塑性変形への影響について検討を行った。照射によって導入される欠陥として、自己格子間原子(SIA)ループ、空孔型ループ、積層欠陥四面体を対象として、古典転位論に基づく照射欠陥のエネルギーの評価式を提案し、原子シミュレーションと比較した。また、SIAと空孔型ループの二つの照射欠陥に対して、それらのサイズと密度が強度に与える影響を格子静力学計算によって評価した。これらの計算により、すべり転位と照射欠陥の相互作用による相乗効果によって、照射欠陥におけるアンフォールトと吸収機構などの欠陥の消失メカニズム、すべり転位は交差すべりを生じて局所的な塑性変形を生じる要因となることを示した。さらに、原子シミュレーションから得られた情報を結晶塑性有限要素法に連結するマルチスケールモデルを提案し、照射材の応力-ひずみ関係を再現することに成功した。

The fundamental characteristics of defect structures and the effect of radiation defects on plastic deformation were comprehensively investigated by atomistic and continuum models. Self-interstitial atom (SIA) loops, vacancy loops, and the effect of stacking fault tetrahedra in were studied as typical irradiation defects. The fault energies of these defects were evaluated by atomistic models and dislocation theory with non-empirical measurement. The effects of size and densities of SIA and vacancy loop on the critical shear stresses were systematically estimated. A mesoscopic framework based on the crystal plasticity model was proposed, in which fundamental properties are applied to a database for mesoscopic computational models.