ぜい性材料の延性モード加工の計算機実験

脆性材料延性加工的计算机实验

• 批准号: 07750142
• 负责人: 武澤 伸浩
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750142/
• 关键词: ぜい性; 延性遷移; 分子動力学法; シリコン; ナノスケール

分子動力学法用いダイヤモンドを圧子によるシリコンのインデンテーション、及び、ダイヤモンドを工具としたシリコンの切削のシミュレーションを行なった。インデンテーションのシミュレーションは(111)面を表面とするビッカース型ダイヤモンド圧子を(001)面を表面とする完全結晶のシリコンに100m/sの速度で押し込んだ。一方切削のシミュレーションは、(111)面を表面とする鋭い先端を持ったダイヤモンド工具により、(111)面を表面とする完全結晶のシリコンを切削厚さ1nmで切削を行なった。工具速度は200m/sとした。また、Si-Si間、Si-C間、そして、C-C間の原子間ポテンシャルはTersoffのポテンシャルを使用した。分子動力学法を用いて行なったナノスケールのインデンテーションおよび切削のシミュレーションの結果から、インデンテーション、切削のどちらも、クラックが発生せず、ナノスケールではシリコンは延性的に変形することがわかった。インデンテーション時のシリコン結晶中の応力分布を見ると、圧子の表面から垂直に圧縮応力が分布し、引張応力はほとんど見られなかった。また、圧子下部にせん断応力の集中も見られなかった。このことからナノスケールでの応力分布は通常のマクロスケールのものとはかなり異なっていることがわかる。以上のことから、ナノスケールでは脆性材料であるシリコンは延性的に変形し、ナノスケールの変形の機構はマクロスケールのそれとは異っていることがわかった。したがって脆性/延性遷移現象を解明するためにはメゾスケールの現象を解明する必要があると言える。

The molecular dynamics method with い ダ イ ヤ モ ン ド を 圧 son に よ る シ リ コ ン の イ ン デ ン テ ー シ ョ ン, and び, ダ イ ヤ モ ン ド を tool と し た シ リ コ ン の cutting の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line な っ た. イ ン デ ン テ ー シ ョ ン の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン は (111) plane surface と を す る ビ ッ カ ー ス type ダ イ ヤ モ ン ド 圧 を son (001) surface を surface と す る completely crystallization の シ リ コ ン に speed of 100 m/s の で detain し 込 ん だ. Side cutting の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン は, (111) surface を surface と す る sharp い apex を hold っ た ダ イ ヤ モ ン ド tool に よ り, (111) surface を surface と す る completely crystallization の シ リ コ ン を cutting thick さ 1 nm で cutting line を な っ た. Tool speed: と 200m/sと た. ま た, Si, Si, Si - C, そ し て, C - C の atomic ポ テ ン シ ャ ル は Tersoff の ポ テ ン シ ャ ル を use し た. Molecular dynamics method を with い て line な っ た ナ ノ ス ケ ー ル の イ ン デ ン テ ー シ ョ ン お よ び cutting の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の results か ら, イ ン デ ン テ ー シ ョ ン, cutting の ど ち ら も, ク ラ ッ ク が 発 raw せ ず, ナ ノ ス ケ ー ル で は シ リ コ ン は ductility of に - shaped す る こ と が わ か っ た. When イ ン デ ン テ ー シ ョ ン の シ リ コ ン crystallization of の 応 force distribution を see る と, 圧 の surface か ら vertical に 圧 shrinkage 応 し が distribution, extension and 応 forces は ほ と ん ど see ら れ な か っ た. Youdaoplaceholder0, the にせん breaking 応 force at the lower part of the compressor is concentrated in the られな られな った. こ の こ と か ら ナ ノ ス ケ ー ル で の 応 force distribution は usually の マ ク ロ ス ケ ー ル の も の と は か な り different な っ て い る こ と が わ か る. Above の こ と か ら, ナ ノ ス ケ ー ル で は brittle material で あ る シ リ コ ン は ductility of に - し, ナ ノ ス ケ ー ル の - shaped の institutions は マ ク ロ ス ケ ー ル の そ れ と は different っ て い る こ と が わ か っ た. Youdaoplaceholder0 たがって brittle/ductile migration phenomenon を explanation するために するために メゾスケ たがって メゾスケ を を explanation する necessary があると statement える える

项目成果

稲村豊四郎、武澤伸浩、社本志郎: "繰り込み変換分子動力学法について(第1報、基礎理論)" 第8回計算力学講演会講演論文集. 473-474 (1995)

Toyoshiro Inamura、Nobuhiro Takezawa、Shiro Shamoto：“论重正化变换分子动力学方法（首次报告，基础理论）”第八届计算力学会议论文集473-474（1995）。

武澤伸浩、稲村豊四郎、社本志郎: "繰り込み変換分子動力学法について(第2報Siの押し込み試験への適用)" 第8回計算力学講演会講演論文集. 475-476 (1995)

Nobuhiro Takezawa、Toyoshiro Inamura、Shiro Shamoto：“论重正化变换分子动力学方法（第二次报告，在 Si 压痕测试中的应用）”第八届计算力学会议论文集 475-476（1995）。

社本志郎、稲村豊四郎、武澤伸浩: "繰り込み変換分子動力学法について(第3報Siの切削への適用)" 第8回計算力学講演会講演論文集. 477-478 (1995)

Shiro Shamoto、Toyoshiro Inamura、Nobuhiro Takezawa：“关于重正化变换分子动力学方法（第 3 次报告，在 Si 切割中的应用）”第 8 届计算力学会议论文集 477-478（1995）。