Atomistic modeling of dislocation dynamics with first principles accuracy

本研究の目的は、これまでに開発に成功した密度汎関数(DFT)精度をもつ体心立方(BCC)鉄ニューラルネットワーク型(ANN)原子間ポテンシャルを用いて原子モデリングに基づいた大規模な転位進展解析を行うことである。転位進展のダイナミクスを定量的かつ複合的に解析を行うとともに、特に、金属強度に大きな影響を与える転位と析出物やボイドなどの障害物との相互作用を解析することである。本年度では，前年度でおこなった高速化を行ったANN原子間ポテンシャルを用いて、100万原子規模での分子動力学法による高精度大規模な転位動力学計算を行った。刃状転位と応力によって進展させ、進路上にあるボイド(空孔)と接触させることによって、転位とボイドとの相互作用を解析を行った。特に刃状転位がボイドを通過するの必要な臨界せん断応力および転位の張り出し形状の詳細を原子レベルで解析した。また、従来用いられている原子埋め込み法(EAM)などの簡便な経験的ポテンシャルをもちいて同条件で解析を行い、解析結果の比較を行った。これより、従来のEAMポテンシャルの結果と比較してANN原子間ポテンシャルでは，通過のための臨界せん断応力は15％程低いことが分かった。また、EAMポテンシャルでは転位の張り出しが非対称になることが従来知られおり今回の解析でも確認出来た。それに対してANN原子間ポテンシャルを用いた解析ではこのような現象は起こらず、張り出し形状はほぼ対称であった。これは前年度に解析を行った結果と比較することによって、EAMポテンシャルでの非対称な張り出し形状はEAMポテンシャルが様々な混合転位の易動度(パイエルス応力)を過大評価しているためであると結論付けることが出来た。また、剛体球と刃状転位との大規模長時間解析も実施中である。

本研究の目的は、これまでに開発に成功した密度汎関数(DFT)精度をもつ体心立方(BCC)鉄ニューラルネットワーク型(ANN)原子間ポテンシャルを用いて原子モデリングに基づいた大規模な転位進展解析を行うことである。転位進展のダイナミクスを定量的かつ複合的に解析を行うとともに、特に、金属強度に大きな影響を与える転位と析出物やボイドなどの障害物との相互作用を解析することである。本年度では，前年度でおこなった高速化を行ったANN原子間ポテンシャルを用いて、100万原子規模での分子動力学法による高精度大規模な転位動力学計算を行った。刃状転位と応力によって進展させ、進路上にあるボイド(空孔)と接触させることによって、転位とボイドとの相互作用を解析を行った。特に刃状転位がボイドを通過するの必要な臨界せん断応力および転位の張り出し形状の詳細を原子レベルで解析した。また、従来用いられている原子埋め込み法(EAM)などの簡便な経験的ポテンシャルをもちいて同条件で解析を行い、解析結果の比較を行った。これより、従来のEAMポテンシャルの結果と比較してANN原子間ポテンシャルでは，通過のための臨界せん断応力は15％程低いことが分かった。また、EAMポテンシャルでは転位の張り出しが非対称になることが従来知られおり今回の解析でも確認出来た。それに対してANN原子間ポテンシャルを用いた解析ではこのような現象は起こらず、張り出し形状はほぼ対称であった。これは前年度に解析を行った結果と比較することによって、EAMポテンシャルでの非対称な張り出し形状はEAMポテンシャルが様々な混合転位の易動度(パイエルス応力)を過大評価しているためであると結論付けることが出来た。また、剛体球と刃状転位との大規模長時間解析も実施中である。