第 4 章 粒界の原子弾性剛性係数評価 43
4.4 結言
第 5 章 結論
本研究ではfcc金属のAlならびにNiについて，表面や粒界という初期不均一構造が 引張時の系の不安定挙動=応力急減におよぼす影響を明らかにすることを目的として，
各原子位置における原子弾性剛性係数detBijαの正値性に基づいて検討した．以下に得 られた結果を総括する．
2章では本研究で用いた解析手法の基礎について述べた．まず，分子動力学法の概 要ならびに基礎方程式を示し，本研究で用いた数値積分法について説明した．その後 粒子間相互作用の評価に用いたEAMポテンシャルについて述べた．また，AESによ る局所力学状態評価についても説明した．
3章では引張時の系の不安定挙動=応力急減におよぼす表面不均一性の影響を調べる
ため，(100)，(110)，(111)表面を有する薄膜や細線の引張シミュレーションを行い，応
力-ひずみ曲線を求めるとともにdetBijα の正値性の観点から検討した．Alの(111)表面 薄膜，Niの全表面薄膜((100)，(110)，(111))と(110)表面細線は，応力-ひずみのピー ク点付近でdetBijαの平均が負となっていることから「系の不安定条件」に達して応力 急減=引張不安定を生じたと結論づけられた．それ以外の系でもNiは全体的にdetBijα の平均は0に近い値をとっているが，Alの他の系は比較的大きな正の値のときに応力 ピークを生じており，系全体の不安定に達する前に応力急減している．多くの系では，
応力ピークよりかなり前にdetBijα の最小値が減少して負値をとり，表面やエッジ部に 負の原子が発生・拡大していた．しかしながらAl(100)薄膜，(110)薄膜は応力ピーク 後に負の原子が発生していること，かつ応力ピーク時にもdetBijαの平均が大きな正値
をとっていることから，系の不安定挙動の予測は困難だった．
4章では様々な角度の対称ねじれ粒界ならびに対称傾角粒界を作成し，無負荷平衡状 態におけるミスオリエンテーション角度θに対する粒界エネルギーならびに，detBijα の平均や最小値，detBijα ＜0の数を調べた．Σ3ねじれ粒界，(111)Σ3，(311)Σ11傾角 粒界においては低いエネルギーカスプを示し，detBijαの最小値が正値でdetBijα ＜0の 原子は存在しないことを明らかにした．detBijα の最小値やdetBijα ＜0の数は必ずしも 粒界エネルギーと対応しないが，Σ3粒界などの最安定な構造についてはdetBijα の最 小値がバルクの半分程度の高い値を示すなどの一定の対応関係も見られた．Σ3ねじれ 粒界の引張ではNiは引張初期に粒界キンクの形成が見られた．Ni，Alとも応力ピー ク=detBijαの平均が0となり，「系の不安定条件」に達している．応力ピーク時は粒界 以外が全てdetBijα ＜0となっており，Atom eye のcentral symmetry parameterによ り欠陥原子を確認すると，粒界から結晶内部に転位が発生していた．一方(111)Σ3傾 角粒界の引張では，Al，Niともピークのひずみが大きくなり，特にNiは他の薄膜や細 線などのシミュレーションの倍程度と大きな値を示した．応力ピーク時のdetBijαの平 均はNiはわずかに正値であったがAlは負となっており系の不安定に達していた．さ らに，Ni，Alともに粒界ではなく粒内にクラスター状にdetBijα ＜0となった原子群が 発生し，Alの場合はねじれ粒界と同様に，粒界以外が負となり系の不安定に達した．
欠陥原子を見ると，Ni，Alともに応力ピーク後に粒内に欠陥原子が集団的に発生して おり，相変態的な挙動を示した．
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学術論文・学術講演
学術講演
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日本材料学会 第1回マルチスケールマテリアルモデリングシンポジウム (第16 回分子動力学シンポジウム), 大阪大学, (2011.5)
原子弾性剛性係数によるFcc金属の表面・界面力学特性解析 池宮 一繁，屋代 如月
日本機械学会 第25回計算力学講演会 CMD2012, 神戸ポートアイランド南地区, (2012.10)
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