原子論的アプローチによる鉄鋼材料の強化機構解析：MD法による粒界強度モデリング

３種類の非対称傾粒界（方位差：15度、17度、19度）でモンテカルロシミュレーションにより窒素の粒界偏析を行った後、パイルアップシミュレーションを行った結果、窒素の粒界偏析による粒界強度の上昇は見られなかった。そこで、この結果に対し非対称傾角粒界の非対称性が影響しているのではないかと考え、結晶方位差による影響をパイルアップモデルで調査するのではなく、粒界性質が異なる対称傾角粒界で粒界に対し垂直に引張変形を行うことで粒界からの転位形成による降伏現象の差異を調査することとした。粒界からの転位放出による降伏現象において、粒界性質である粒界エネルギーや粒界構造起因の歪みが降伏現象に影響することが考えられる。また形成される転位への負荷応力を等しくするために、転位形成時の最大のシュミット因子が同程度となる粒界を選択する必要があるため、以下のような粒界性質が異なる５つの粒界（<110>軸回転の(552)Σ27、(221)Σ9、(114)Σ9、(115)Σ27、(116)Σ19粒界）を選択し、各粒界において２つの粒界と完全結晶２つで構成される系を作成し、粒界に対し垂直に引張変形を行うことで、どのような変形挙動を示すか調査した。その結果、粒界エネルギーよりも応力分布の方が降伏挙動に影響を与えることが分かった。さらに、転位形成により降伏現象が生じた粒界において窒素の偏析シミュレーションをモンテカルロ法により行い、上記の研究と同様に引張変形シミュレーションを行った。非対称傾粒界でのパイルアップシミュレーションと同様に、偏析による降伏応力上昇が見られなかった。以上の結果は実験による過去の知見（ホールペッチ係数から得られる粒界強度とナノインデンテーションによる粒界強度に偏析前後で大きな解離）と同様に窒素偏析により強度が上昇する粒界と上昇しない粒界が存在することを示唆していると考えられる。

３種類の非対称傾粒界（方位差：15度、17度、19度）でモンテカルロシミュレーションにより窒素の粒界偏析を行った後、パイルアップシミュレーションを行った結果、窒素の粒界偏析による粒界強度の上昇は見られなかった。そこで、この結果に対し非対称傾角粒界の非対称性が影響しているのではないかと考え、結晶方位差による影響をパイルアップモデルで調査するのではなく、粒界性質が異なる対称傾角粒界で粒界に対し垂直に引張変形を行うことで粒界からの転位形成による降伏現象の差異を調査することとした。粒界からの転位放出による降伏現象において、粒界性質である粒界エネルギーや粒界構造起因の歪みが降伏現象に影響することが考えられる。また形成される転位への負荷応力を等しくするために、転位形成時の最大のシュミット因子が同程度となる粒界を選択する必要があるため、以下のような粒界性質が異なる５つの粒界（<110>軸回転の(552)Σ27、(221)Σ9、(114)Σ9、(115)Σ27、(116)Σ19粒界）を選択し、各粒界において２つの粒界と完全結晶２つで構成される系を作成し、粒界に対し垂直に引張変形を行うことで、どのような変形挙動を示すか調査した。その結果、粒界エネルギーよりも応力分布の方が降伏挙動に影響を与えることが分かった。さらに、転位形成により降伏現象が生じた粒界において窒素の偏析シミュレーションをモンテカルロ法により行い、上記の研究と同様に引張変形シミュレーションを行った。非対称傾粒界でのパイルアップシミュレーションと同様に、偏析による降伏応力上昇が見られなかった。以上の結果は実験による過去の知見（ホールペッチ係数から得られる粒界強度とナノインデンテーションによる粒界強度に偏析前後で大きな解離）と同様に窒素偏析により強度が上昇する粒界と上昇しない粒界が存在することを示唆していると考えられる。