(a) εzx= 0 (b) εzx= 0.020 (c)εzx= 0.030 (d) εzx= 0.035
(e)εzx= 0.0375 (f)εzx= 0.0385 (g) εzx= 0.0395
z [112]
-y [110]
x [111]
YO
Fe Hidden
TiO2
-det BIJ>0 det BIJ<0
Fig.4.11 Distribution of negative AES atoms in Fe-0.6wt%YO-0.2wt%TiO2 alloy.
(3) 結晶方位と原子エネルギー分布から，(2)の欠陥発生→合体で生じる変形は双晶 変形であることを示した．
(4) 高い弾性限界を示したFe-0.6wt%YO-0.2wt%TiO2の組成では，TiO2クラスター が小さく界面からの欠陥生成が抑制されていた．
(5) 系全体の弾性剛性係数の行列式の変化(系の安定性)を調べた結果，完全結晶Fe は応力ピークが系の不安定点(行列式が負となる点)と一致した．酸化物を添加 した系では内部不均一を有するため，系全体の不安定に達する前に応力急減して いた．
(6) 行列式の値はTiO2の組成によって大きく変わるが，YOによる変化は小さかった．
(7) 各原子の原子弾性剛性係数の行列式の値(AES)を調べた結果，無負荷平衡状態 でも負のAES原子が存在し，そのほとんどはYO粒子であった．TiO2粒子は負 のAESを有するものは皆無であった．
(8) せん断変形による負のAES原子の割合変化を調べた結果，ひずみ0.01近傍から 負のFe原子が急増した．負のAESを有するYO粒子の割合は初期のそれからほ とんど変わらなかった．TiO2は応力ピーク後の変形下においてもほとんど負の 原子は認められなかった．
(9) AESの正負で内部構造変化を観察した結果，比較的粗大なTiO2析出物を形成し，
弾性限界が0.03程度であった系では，TiO2析出物-母相界面でAESが負となる Fe原子が集団的に発生し，そこが双晶変形の起点となっていた．一方，酸化物 が細かく均等に分散し，高い弾性限界を示したFe-0.6wt%YO-0.2wt%TiO2の組 成では，TiO2の界面だけでなくYO粒子周辺からもAESが負となるFe原子が 様々な方向，場所で発生，成長していた．
(10) (9)より，Fe-0.6wt%YO-0.2wt%TiO2では，負のAESとなったFe原子の不安定 モード，方向が異なるため，界面からの双晶発生が抑制されたものと結論づけら れる．
第 5 章 ねじれ粒界のへき開シミュ レーション
5.1 解析条件
図5.1 に模式的に示すように，bcc格子の[001]方向をz 軸として上半分，下半分 をそれぞれ18.45◦，−18.45◦回転させることで[001]Σ5ねじれ粒界を導入する(粒子数 240,000)．次に，前節と同様に，NPT-LMC法により1500[K]から600[K]まで20[K]刻 みで温度を下げながら酸化物分散形態を作成する．図5.2，図5.3に得られた分散形態 を示す．3.2.5項で示した[001]Σ5傾角対称粒界の場合と同様に粒界面のTiO2 粒子の 偏析が認められる．また，いずれの組成も粒界から離れたバルク部分でのTiO2粒子 の粗大析出物は見られず，特にTiO2が0.2wt%の図5.2(a)(c)ではTiO2粒子がすべて 粒界近傍に位置している．すなわち，3章の傾角粒界よりもねじれ粒界の方がTiO2の 偏析が大きい．
この構造を，分子動力学法により600[K]で20[ps]，さらに10[K]で応力制御しなが
ら20[ps]の緩和計算を行うことで引張シミュレーションの初期状態とした．得られた
シミュレーションセルに対して，z方向に毎ステップひずみ増分∆εzz = 1.0×10−6を 与えることで粒界のへき開シミュレーションを行った．YO粒子の組成を0.2,0.6wt%，
TiO2粒子の組成を0.2,0.4wt%の4通りとし，純鉄の場合も解析した．温度は10[K]，
全方向周期境界条件とし，引張時のx, y方向のセル辺長は不変(ε′ = 0)とした．
[100]
[001]
[010]
[100]
[001]
[010]
x z[001]
y
17.2
9.03
9.03 [nm]
17.2
Fig.5.1 Schematic of simulation cell for Σ5 twist grain boundary.
z [001]
y x
(a) Fe-0.2wt%YO-0.2wt%TiO2.
z [001]
y x
(b) Fe-0.2wt%YO-0.4wt%TiO2.
z [001]
y x
(c) Fe-0.6wt%YO-0.2wt%TiO2.
z [001]
y x
(d) Fe-0.6wt%YO-0.4wt%TiO2.
Fig.5.2 Dispersion morphology of YO and TiO2 particles in bulk laminate structure of Σ5 twist grain boundary.
z [001]
x y
(a) Fe-0.2wt%YO-0.2wt%TiO2.
z [001]
x y
(b) Fe-0.2wt%YO-0.4wt%TiO2.
z [001]
x y
(c) Fe-0.6wt%YO-0.2wt%TiO2.
z [001]
x y
(d) Fe-0.6wt%YO-0.4wt%TiO2.
Fig.5.3 Dispersion morphology of YO and TiO2 on Σ5 grain boundary.