بررسی اثر ساختارهای مرزدانه در استحاله آلوتروپیک نانوکریستال آهن با استفاده از معادله حالت و شبیه سازی دینامیک مولکولی

پایان نامه
چکیده

در مواد نانوکریستال با کوچک شدن اندازه دانه ها به شدت میزان مرزدانه ها (در مقایسه با مواد پلی کریستال معمولی) افزایش می یابد، بطوری که این امر می تواند بطور قابل ملاحظه ای منجر به تغییر خواص این مواد، بویژه خواص ترمودینامیکی آن ها شود. از این رو بررسی خواص ترمودینامیکی این مواد با استفاده از روابط کلاسیک نمی تواند پاسخگوی بسیاری از رفتار مواد نانوکریستال نظیر کاهش شدید دمای استحاله های فازی در فلزات آلوتروپیک باشد. بدین منظور تئوری های مختلفی در این زمینه مورد بررسی قرار گرفت است که در نهایت منجر به روابط پیچیده ای همچون معادله حالت که مشتمل بر ترمودینامیک مرزدانه ها و پارامتر حجم اضافی است، گردید. اما از آنجا که دقت محاسبات این روابط به شدت وابسته به دقت مقادیر کسر اتمی نواحی مرزدانه و حجم اضافی در مواد نانوکریستال می باشد، لذا بایستی نواحی اتصال سه گانه و چهارگانه موجود در ساختار مرزها در محاسبه این مقادیر مد نظر قرار گیرد. از این رو هدف اصلی این تحقیق محاسبه مقادیر کسر اتمی نواحی مرزدانه ای و حجم اضافی (در فلزات آلوتروپیک نانوکریستال) جهت مطالعه دقیق خواص ترمودینامیکی آن ها می باشد. از طرفی با توجه به این که محاسبه این مقادیر به طریق تجربی کاری است بسیار دشوار (بدلیل عدم وجود امکانات آزمایشگاهی پیشرفته)، از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی برای محاسبات لازم در این خصوص استفاده گردید. نتایج حاصل از این روش در نهایت به محاسبه دقیق این مقادیر در دماها و اندازه دانه های مختلف گردید. سپس این نتایج به عنوان ورودی روابط معادله حالت برای بررسی استحاله آلوتروپیک مورد استفاده قرار گرفت و اندازه دانه بحرانی (اندازه دانه بحرانی، اندازه دانه ای است که در آن استحاله آلوتروپیک اتفاق می افتد) در دماهای مختلف محاسبه گردید. اندازه دانه بحرانی برای نانوکریستال آهن در دماهای 500، 700 و 900 درجه کلوین به ترتیب برابر 1/6، 11 و 5/15 نانومتر بدست آمد. این نتایج نشان داد که با محاسبه دقیق کسر اتمی و حجم اضافی نواحی مرزدانه ای مقدار اندازه دانه بحرانی کاهش می-یابد. همچنین در حین انجام محاسبات ترمودینامیکی وجود بعضی از ابهامات باعث گردید صحت روابط معادله حالت نیز بررسی شود. از این رو روابط معادله حالت مورد ارزیابی قرار گرفته و وجود خطاهایی در آن مورد تائید قرار گرفت. از جمله این خطاها می توان به معادلات ناصحیح در رابطه با فشار در مرزدانه، انرژی آزاد بر حسب حجم اضافی، مدول بالک و آنتالپی اشاره کرد. لذا با توجه به روابط معادله حالت، صحت پیش بینی های لازم در رابطه با خواص ترمودینامیکی مواد نانوکریستال، مستلزم رفع این خطاها در این روابط می باشد.

۱۵ صفحه ی اول

برای دانلود 15 صفحه اول باید عضویت طلایی داشته باشید

اگر عضو سایت هستید لطفا وارد حساب کاربری خود شوید

منابع مشابه

بررسی ترمودینامیکی استحاله های آلوتروپیک در نانوکریستال های فلزی و شبیه سازی دینامیک مولکولی آن

نانوکریستال ها دسته ای از مواد پلی کریستال هستند که اندازه دانه در آن ها کمتر از 100 نانومتر است. به دلیل کوچک شدن اندازه دانه ها در این مواد، کسر اتم های مربوط به مرزدانه ها در مقایسه با پلی کریستال های معمولی به شدت افزایش می یابد. این افزایش در کسر اتمی، سبب ایجاد خواص منحصر به فردی در این دسته از مواد می شود، به طوری که خواص مکانیکی، فیزیکی و ترمودینامیکی این مواد با پلی کریستال های معمولی ...

15 صفحه اول

اثر بربرین در تنظیم آستروسیتهای Gfap+ ناحیه هیپوکمپ موشهای صحرایی دیابتی شده با استرپتوزوتوسین

Background: Diabetes mellitus increases the risk of central nervous system (CNS) disorders such as stroke, seizures, dementia, and cognitive impairment. Berberine, a natural isoquinolne alkaloid, is reported to exhibit beneficial effect in various neurodegenerative and neuropsychiatric disorders. Moreover astrocytes are proving critical for normal CNS function, and alterations in their activity...

متن کامل

اثر بربرین در تنظیم آستروسیتهای Gfap+ ناحیه هیپوکمپ موشهای صحرایی دیابتی شده با استرپتوزوتوسین

Background: Diabetes mellitus increases the risk of central nervous system (CNS) disorders such as stroke, seizures, dementia, and cognitive impairment. Berberine, a natural isoquinolne alkaloid, is reported to exhibit beneficial effect in various neurodegenerative and neuropsychiatric disorders. Moreover astrocytes are proving critical for normal CNS function, and alterations in their activity...

متن کامل

بررسی اثر استفاده از معادله حالت گاز حقیقی بر شبیه سازی انفجار و کالیبراسیون تجربی معادله حالت

The high-expensive empirical analysis of blast waves motivates the researchers to investigate the explosion using numerical simulations. The literature shows that the computational fluid dynamics predicts the blast wave behavior accurately. Meanwhile, many methods such as the turbulence method, and the method of applying the explosion energy to the equations were presented to increase the accur...

متن کامل

بررسی فرآیند نفوذ در نانوکریستال آهن با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی

امروزه مواد نانوکریستال به علت خواص مکانیکی و فیزیکی منحصر به فرد خود، مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته اند. علت این خواص متفاوت، اندازه دانه ی بسیار کم این مواد (زیر 100 نانومتر) می باشد که خود باعث ایجاد کسر بالای نواحی مرزدانه ای می شود. حفظ چنین خصوصیاتی در گرو ثابت نگه داشتن اندازه دانه(در مقیاس نانو) این مواد است که به علت وجود فرآیندهایی مثل تنش زدایی، مهاجرت مرزدانه و رشد دانه تحت ...

15 صفحه اول

بررسی اشاعه ترک در نانوکریستال آهن- نیتروژن به روش شبیهسازی دینامیک مولکولی

در سالهای اخیر فوالدهای نیتروژن دار به دلیل داشتن خواص خوبی از استحکام و انعطاف پذیری مورد توجه محققان و متخصصان صنعتی قرار گرفته است. شناسایی خواص مکانیکی فوالدهای نیتروژن دار به منظور استفاده از این آلیاژها با قابلیت اطمینان باال در تجهیزات مختلف از اهمیت باالیی برخوردار است. در این میان توانایی مقاومت ماده در برابر اشاعه ترک، از پارامترهای مهم به شمار می رود. هدف از این پژوهش، شبیهسازی اشاعه...

متن کامل

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده

{@ msg_add @}


نوع سند: پایان نامه

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023