伸線加工によるナノワイヤの実現に向けた加工原理の探求

摘要

線材をダイスに通して引き抜く伸線加工では，引張方向に高強度な線材を作製することが可能である．一般的に金属材料を塑性加工すると，材料内部には多数のすべりが生じる．すべりにより発生する転位の挙動を理解することは高強度化のメカニズムを解明するために重要である．現在では，数μm径の極細線の作製が可能で，さらにより細径な極細線に向けた研究が進められており，ナノスケールへのダウンサイズが志向されている．そしてナノスケール線材は，センサや熱電変換素子に用いられると予想され，製品の小型化，高性能化に貢献できると考えられている．ナノスケールの線材では，単結晶に近い材料が用いられると想定され，単結晶ナノワイヤの力学的特性の研究が進められている．しかし，線材の効果的な加工方法である伸線原理によるナノワイヤの作製の研究は皆無である．また，線材の細径化に伴い，線材の内部欠陥や方位などの機械的特性への影響は顕著になる．そこで，本研究ではシミュレーション手法のーつである分子動力学法（MD 法）を用いる．この手法では，結晶構造を原子レベルで忠実にモデル化することが可能であり，転位の動的な挙動を観察することができる．今回は，単結晶モデルの3 つの結晶方位<100>，<110>，<111>を引抜き方向に一致させ，結晶方位の変化による転位挙動の観察から転位メカニズムを探求する．