Development of multiscale alloy strength simulator based on dislocation-precipitate interactions

基于位错-析出物相互作用的多尺度合金强度模拟器的开发

基本信息

批准号：
21K11924
负责人：
高橋昭如
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

令和3年度に開発した重合メッシュ法（以下SFEM）と転位動力学法を組み合わせた合金強度シミュレータを用いて，合金の強度に対する析出物の形状や分布の影響のシミュレーションを実施した．体積の等しい球状の析出部と円盤状の析出物が転位の運動に与える抵抗（臨界分解せん断応力）を計算した．その結果，転位のすべり面の位置により臨界分解せん断応力の大きさは変化するが，臨界分解せん断応力の最大値を比較すると，球状析出物の方が転位に対して強い抵抗を与えることが分かった．さらに，析出物の体積分率を変化（最大で1%）させた合金の微視組織のモデルをSFEMを用いて作成し，析出物の体積分率と分布の影響を調べた．析出物の体積分率が大きいほど，転位が移動するために必要な臨界分解せん断応力が大きくなることを確認した．また，同じ体積分率であっても臨界分解せん断応力は広く分布することを確認した．特定の体積分率において，最大と最小の臨界分解せん断応力をとるケースを確認したところ，析出物が比較的密になっているすべり面を移動する場合は臨界分解せん断応力が大きくなり，析出物が疎に分布しているすべり面を移動する場合は臨界分解せん断応力が小さくなることを確認した．また，析出物を分布させたモデルにおいても，球状の析出物が分布した場合の方が円盤状の析出物が分布した場合よりも臨界分解せん断応力が高くなることがわかった．しかし，両者の差は，転位が一つの析出物と相互作用する場合と比べて小さくなっていた．これは，球状の析出物よりも円盤状の析出物の方が転位とぶつかる確率が高いためであると考えられる．このように析出物の形状と分布が合金強度に対して重要な役割を果たしていることを確認した．

使用将聚合网格方法（以下称为SFEM）和2021年开发的脱位动力学方法相结合的合金强度模拟器，我们模拟了沉淀物的形状和分布对合金强度的影响。计算了将相等体积和盘状沉淀物的球形沉淀物应用于脱位运动的电阻（临界分解剪应力）。结果，批判性分解的剪切应力的大小取决于错位的滑动表面的位置，但是在比较批判性分解的剪切应力的最大值时，发现球形沉淀物为脱位提供了更强的抗性。此外，使用SFEM创建了与沉淀物的体积分数变化（最高1％）的合金的微观结构模型，以研究沉淀物的体积分数和分布的影响。证实沉淀物的体积分数就越大，位错所需的临界分解剪切应力越大。此外，我们确认即使在相同的体积分数下，临界分解剪切应力也被广泛分布。当我们确认在特定体积分数下达到最大和最小临界分解剪切应力的情况时，我们确认，当穿过沉淀物相对致密的滑动表面移动时，临界分解剪切应力将增加，并且当穿过沉淀物稀疏分布的滑动表面时，临界分解应力会减少剪切应力。此外，在分布沉淀的模型中，发现分布球形沉淀时的临界分解剪切应力比分布盘状沉淀物时更高。但是，两者之间的差异比位错与单个沉淀相互作用时小。这被认为是因为圆盘形沉淀物与脱位碰撞的可能性高于球形沉淀。这样，可以证实沉淀物的形状和分布在合金强度中起重要作用。