過冷却液体ならびにアモルファスの応力下におけるダイナミックスと力学的挙動

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Zr-Ni系アモルファスならびに液体合金の引張変形についての分子動力学シミュレーションを行った.液体急冷により作成したナノサイズのZr_<67>Ni_<33>アモルファス合金ロッドを,引張軸のみ周期的境界,他は自由表面の条件で,定歪速度・一定温度で一軸引張変形させた.初期には弾性変形し,その後,均一塑性変形,不均一塑性変形する.このような粘性流動的挙動は,実験的においても,アモルファス合金破面のベインパターンとして観察されている.変形の各過程における,個々の原子の運動状態を動画により解析すると,塑性変形時における原子のダイナミックスは,静的な状態でのアモルファスならびに液体とも異なることがわかる.塑性変形時の流動応力は,アモルファスから平衡液体までの広い温度領域にわたって,温度の一次の関数であり,アモルファス状態での弾性係数は温度に依存しない.また,液体の相分離の分子動力学シミュレーションを,Lennard-Jonesポテンシャルを用いて行った.相分離により生成した不均一構造においては,サイトポテンシャルエネルギーは界面で大きく,ドメイン内部では小さい.スナップショットでみた場合の界面構造は,シャープであるが,サイトポテンシャルエネルギーでみられる界面構造は,約1.2nmの厚さを有する.ドメインのサイズが小さい場合には,界面間の相互作用が働くために,ドメインサイズによって成長則が変化する原因となる.原子レベルでの応力エネルギー分布は,垂直応力ならびにせん断応力の各成分とも,ドメイン構造との相関は認められない.しかしながら,応力エネルギーテンソルの不変量であるvon Mises表記は,界面において小さくドメイン内部においては大きな値を示し,相分離界面近傍においては,液体としての原子の振舞が抑制されていることを示している.