量子反応経路探索手法による鉄中らせh転位のキンク対形成過程の解析

摘要

冷凍工業，ガス液化分離工業，石油精製工業などの著しい進歩により低温下での金属材料の需要は日々増している．しかし，金属の種類によっては低温脆性等のように機械的特性が降温に伴い変化する場合があるため，低温下での金属材料の変形挙動を理解することは重要である．金属材料の中で幅広く使用される鉄は，低温領域(250K以下)と室温付近で降伏応力の温度依存性が異なり，低温領域における降伏応力が室温からの外揷に比べて顕著に低い値を呈することが実験的に知られている．鉄のような体心立方(bcc)構造を有する結晶では塑性変形はらせh転位の活動によって支配されているため，このことはらせh転位の移動障壁が250K付近で変化している可能性を示唆している．低温領域では，トンネル効果や零点振動などの原子核の量子力学的な効果（以下，量子効果）が顕在化し，らせh転位が移動する際の障壁を押し下げる働きをすることが指摘されている．しかし，そのメカニズムの詳細については十分に解明されていない．