ナノ結晶体の分子動力学シミュレーションに基づく超塑性の発現機構の解明

基于纳米晶分子动力学模拟阐明超塑性机理

基本信息

批准号：
10122215
负责人：
中谷彰宏
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

超塑性変形時の材料の微視的組織の動力学的変化の解明のための基礎的研究として、ナノ多結晶体に対する分子動力学シミュレーションを実施し、以下の知見を得た。(1) 2次元モデルに対する引張変形の分子動力学シミュレーションにより、結晶配向の違いによって、挙動にぜい性的、あるいは、延性的といった違いが現れることがわかった。延性的な挙動は、主として、粒界移動、粒内転位の発生と運動、変形双晶の発達に関連して現れることがわかった。一方、ぜい性的な挙動は、ボイドの形成を伴って起こり、別に行なった有限要素解析の結果、強い特異性を示す三重点でのボイド発生が顕著に見られることがわかった。(2) 3次元モデルの引張変形の分子動力学シミュレーションにおいて粒径と最大応力との関係を調べた結果、ホール・ペッチの関係と逆の傾向を示すことがわかった。これは、実験で得られている知見と一致している。(3) ボロノイ分割を用いた3次元モデルの引張変形の分子動力学シミュレーションにおいて結晶粒の変形と回転および、マクロな変形挙動との関連を調べた。粒界移動と粒界を起点とする転位生成と同時に結晶粒の回転が生じていることがわかった。また、変形後の局所的なポテンシャルエネルギーの評価から、粒界が拡散的に広がっている傾向にあることがわかった。以上の結果は、現実の超塑性変形時に起こっているメカニズムを直接的に再現しているものではないと考えられるが、そのメカニズムを考察する一助となると考えられ、本研究を通じて、原子レベルシミュレーションの有効性が示されたと考えられる。

作为阐明超塑性变形过程中材料微观结构动态变化的基础研究，我们对纳米多晶进行了分子动力学模拟，并得到了以下发现。 (1) 二维模型上拉伸变形的分子动力学模拟表明，根据晶体取向，行为在脆性和延性之间变化。研究发现，延性行为主要与晶界迁移、晶内位错的产生和运动以及变形孪晶的发展有关。另一方面，脆性行为伴随着空洞的形成，单独的有限元分析的结果发现，空洞在三重结处显着产生，表现出很强的奇异性。 (2)在三维模型拉伸变形的分子动力学模拟中研究晶粒尺寸与最大应力之间的关系，结果发现该关系表现出与Hall-Petch关系相反的趋势。这与通过实验获得的结果是一致的。 (3)我们研究了使用Voronoi划分的三维模型拉伸变形的分子动力学模拟中晶粒变形和旋转以及宏观变形行为之间的关系。发现晶粒旋转与晶界运动和源自晶界的位错产生同时发生。此外，对变形后局部势能的评估表明，晶界倾向于以扩散方式展开。虽然上述结果不被认为直接再现了实际超塑性变形期间发生的机制，但它们被认为有助于考虑该机制，并且通过本研究，我们将使用原子级模拟来认为其有效性。已被证明。