Physics of Nonlocal Crystalline Plasticity using Meso-scaled testing

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本年度では，以下の項目を実施した．【１】メゾテスティングの実施：数μmサイズの初期欠陥のない単結晶・双結晶体を対象に，特定の欠陥（結晶粒界）の存在による基本的な弾塑性特性を精度よく取得した．材料としては，再結晶させた無酸素銅OFCU，純アルミニウムA1050，そしてアルミニウム合金A3004を対象にした．既存の装置を活用したメゾテスティングを実施し，単結晶における応力ーひずみ曲線から結晶塑性の構成式を構成するパラメータのフィッティングを行った．その結果，シュミット因子が必ずしも最大の結晶粒の選択が良いわけではなく，0.4以上でほぼ同じシュミット因子を持つ2つのすべり系を具備した結晶粒を選択することにより適度な加工硬化曲線が得られる．そして，それにフィットさせたパラメータを用いた結晶塑性有限要素解析により，他の結晶粒の特性にも比較的精度の高い推定のできることがわかった．なお，この課題の遂行には，研究協力者1名（松田(博士前期課程1年生)）が携わった．【２】つぎに，粒界特性を取り入れた結晶塑性のモデリングを行った．昨年度実施した多様な粒界と転位の原子論的相互作用から，(i)転位の堆積，(ii)転位の粒界での吸収，(iii)反応後の分解や隣接結晶粒への射出といった素過程がわかり，それを参照にした3つのシグマ値を持つ<112>軸対応傾角粒界を対象にした双結晶モデルの解析を行った．まずは，粒界モデルを考慮した転位論に基づく結晶塑性構成式モデルと，現象論的結晶塑性構成式モデルの2種類を用いた弾塑性有限要素解析を実施した．上述の3つの粒界に対して，粒界を跨ぐ塑性を考慮しない場合には両者の構成式はほぼ同じになる一方，粒界指数に応じた滑らかな関数で近似された粒界モデルでは特定の粒界ですべり系の変化が見られた．なお，この課題の遂行には，研究協力者1名（Li(博士研究員)）が携わった．