شبیه سازی تشکیل نانو فاز بلوری در زمینه فلزات شیشه ای

در این تحقیق اثر اندازه اتمی و ترکیب شیمیایی بر قابلیت شیشه ای شدن، همچنین اثر افزودن عنصر al بر فلز شیشه ای zr50cu50 و خواص مکانیکی این آلیاژ مورد بررسی قرار گرفته است. جهت بررسی اندازه اتمی، سه سیستم cu، cu-ni و cu-zr مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد که با سرد کردن مذاب در حال تعادل تا دمای k 300 با اعمال نرخ سرمایش 5 k/ps در سیستم های cu و cu-ni که دارای اختلاف شعاع اتمی 125/3 % است تبلور اتفاق می افتد، در حالی که سیستم cu-zr با اختلاف شعاع اتمی 20% تبدیل به فلز شیشه ای می شود. جهت بررسی اثر ترکیب شیمیایی نیز چهار سیستم zr90cu10، zr88cu12، zr85cu15 و zr82cu18 مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد که با اعمال سرمایش به مذاب با نرخ 0.05 k/ps در سیستم های zr90cu10، zr88cu12، zr85cu15 تبلور اتفاق می افتد. البته میزان نظم اتمی در zr85cu15 بسیار کمتر از دو سیستم دیگر است. در حالی که سیستم zr82cu18 کاملا تبدیل به فلز شیشه ای می شود. افزودن عنصر آلومینیم به آلیاژ zr50cu50 سبب افزایش دمای شیشه ای شدن می شود، همچنین نتایج نشان می دهند خواص مکانیکی فلز شیشه ای وابسته به میزان افزودن عنصر al است، به طوری که با افزودن 8%، مقدار مدول یانگ، تنش تسلیم و استحکام نهایی به ترتیب از مقادیر 58/51، 1253 و 2065 به مقدار نهایی gpa 13/60 ، mpa 1409 و mpa 2314 می رسند. نتایج آنالیز انرژی های جفتی نشان می دهد که جفت zr-al بیشترین تاثیر را بر روی بهبود خواص مکانیکی دارا است. همچنین آنالیز خوشه به منظور مشاهده ی جوانه زنی و تعیین اندازه ی خوشه ها بر روی نمونه ها انجام شد ولی به دلیل کوچک بودن جعبه های حاوی تعداد 32000 اتم (بالاترین تعدادی که سخت افزار های موجود از عهده ی آن بر می آمدند) قادر به مشاهده ی پدیده ی جوانه زنی نشدیم به نظر می رسد برای مشاهده ی این پدیده باید از روش های ماکروسکوپی تری همانند میدان فازی استفاده نمود و بررسی این پدیده با شبیه سازی دینامیک مولکولی مقرون به صرفه نیست.