高温クリープ強度などODS鋼における優れた特性は，微細に分散した酸化物ナノ クラスターによると考えられている．酸化物分散形態を原子レベルから検討するため，
本章ではモンテカルロシミュレーションによりODS鋼中の酸化物の分散形態を検討し た．以下に得られた結果を示す．
(1) バルクのFe-YO-TiO2モンテカルロシミュレーションを様々な組成，温度条件で
行った．YO粒子は組成，温度に関わらず粒子数個程度のクラスターを形成し，
シミュレーションセル内に均等に分布した．TiO2粒子は比較的大きなクラスター を形成し，その寸法はYO粒子の組成および温度条件によって変化した．
(2) 温度1000[K]と1400[K]でのTiO2粒子の析出物寸法を比較すると，やはり1400[K]
の方が粗大化する傾向が認められた．ただし，YO粒子の組成が比較的高い Fe-0.6wt%YO-0.2wt%TiO2の組成では，1400[K]でもTiO2粒子の粗大化が抑制さ
れていた．
(3) Fe-YO-TiO2-Al系のシミュレーションにより，Al原子の添加はもともと小さく 分散するYO粒子をより凝集しにくくすることがわかった．また，YO粒子はAl 原子近傍に位置していた．
(4) 原子空孔を導入したFe-YO-TiO2系のLMCシミュレーションにより，原子空孔 はYO粒子の周囲に集中することがわかった．その理由は，Feのbcc格子におい て，最近接距離でのYO-YO結合の強い反力を原子空孔が緩和するためである．
(5) Σ5傾角対称粒界近傍についての検討では，結晶粒界から離れた領域ではバルク
での検討と同じ分散形態が得られる一方，結晶粒界面から第1近接面に結晶粒界 を挟んで対を成すようにTiO2粒子と原子空孔の偏析がみられた．TiO2粒子が特 に顕著に粒界に偏析するが，YO粒子にはそのような傾向は認められなかった．
第 4 章 単結晶のせん断変形シミュ レーション
4.1 解析条件
図 4.1にシミュレーション手順を示す．まず，bcc構造を対象とした圧力0[Pa]の NPTアンサンブル格子モンテカルロ法(NPT-LMC法)により，1500[K]から600[K]ま で20[K]刻みで温度を下げる焼鈍し法(Simulated Annealing: SA)で初期構造を作成し た．図4.2に得られた構造の例(粒子数241,920)を示す．(¯1¯12)面をすべり面とし，[111]
方向へのせん断を行うために，x,y,z軸をそれぞれbccの[111]，[¯110]，[¯1¯12]としてい る．NPT-LMC法で作成した分散形態は，前章のNVTアンサンブルで作成した物と ほぼ同じである．その後，分子動力学法により600[K]で20[ps]の緩和計算を行った．
さらに，10[K]で20[ps]，応力が0となるようにセル寸法を制御しながら緩和計算を行 い，せん断シミュレーションの初期状態とした．ここで，10[K]の極低温としたのは転 位に関する先行研究(44)(45)と同じく温度の影響と外力のそれを切り分けるためである．
zx成分のせん断は，毎ステップひずみ増分∆εzx= 5.0×10−7 を与えることで行っ た．温度は10[K]とし，せん断シミュレーション中はせん断方向(zx方向)を除いた応力 成分(σxx, σyy, σzz,σxy,σyz)を0[GPa]に制御した．YO粒子の組成は0.2,0.6wt%，TiO2
粒子の組成を0.2,0.4wt% の4通りとし，酸化物を添加しないFe完全結晶の場合も解 析した．いずれも，全方向周期境界条件でバルクとしている．
by Simulated Annealing with NPT-LMC from 1500[K] to 600[K]
Structual Search
by Molecular Dynamics at 600[K] for 20[ps]
Structual Relaxation 1
by Molecular Dynamics at 10[K] for 20[ps]
Structual Relaxation 2
by Molecular Dynamics at 10[K]
strain rate zx 5.0x10 [1/fs]
Shear Deformation
ε -7
Fig.4.1 Simulation procedure for shear de-formation.
11.2[nm]
19.7 [nm]
13.0[nm]
y [110]
z [112]- -x [111]
-Fig.4.2 Example of simulation cell for shear deformation.