Grain boundary migration across compositional complexity; A Molecular dynamics study from binary alloys to high-entropy alloys

塩谷 光平 ; 新山 友暁*; 下川 智嗣*

Shiotani, Kohei; Niiyama, Tomoaki*; Shimokawa, Tomotsugu*

粒界移動は金属材料の力学特性に大きく影響する重要な現象であり、2元系合金の場合には、これらの合金を対象とした粒界移動理論(CLS理論)によって理解されてきた。一方、優れた高温強度などを示すハイエントロピー合金(HEA)は次世代構造材料として注目されるものの、多元系ゆえにCLS理論の適用性や優れた力学特性の発現機構は十分に解明されていない。本研究では、CLS理論と分子動力学(MD)シミュレーションを組み合わせ、2元系合金からHEAまでの粒界移動を統一的に解析し理解することを目的とした。その結果、HEAにおいても移動している粒界への動的元素偏析に起因する溶質ドラッグ効果により粒界移動抵抗が増加することが確認された。また、溶質原子の拡散プロファイルを考慮した修正CLS理論を提案した。この枠組みでは2元系合金の結果を定量的に再現したが、HEAの粒界移動抵抗は十分に説明できなかった。以上の結果から、HEAでは構成元素の化学組成が複雑なことに由来する粒界近傍の局所的な組成不均一性が、HEAの追加的な粒界移動抵抗の発現要因であることが示唆された。

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