برگزاری جلسه دفاع از رساله دکترا گرایش طراحی کاربردی (آقای سام میرزاخانی)

مدل سازی میدان فاز استحاله فازی مارتنزیتی دما و تنش القایی بر پایه

االستیسیته غیرمحلی انتگرالی

ارایه دهنده: سام میرزاخانی

استاد راهنما: دکتر مهدی جوانبخت

استاد مشاور: دکتر محمد سیلانی

اساتید داور: دکتر سعید ضیائی راد- دکتر مهدی سلمانی تهرانی- دکتر محمد محمدی اقدم

چکيده

تبديل فاز یا استحاله‌ی مارتنزيتي يك تبديل فاز مرتبه اول، همراه با تغيير مكان اتم‌ها نسبت به هم و بدون رخداد پديده نفوذ اتم‌ها درهم است كه نقش مهمي در ايجاد نانو و مايكروساختارها و خواص مكانيكي در بسياري از مواد نظير آلياژهاي هوشمند ايفا می­کند. در اين رساله، یک مدل میدان فاز مبتنی بر الاستیسیته غیرمحلی برای تحولات فاز مارتنزیتی تک و دو ورینته ناشی از تنش و حرارت در مقیاس نانو ارائه شده است. علاوه بر کرنل­های متداول در الاستیسیته غیرمحلی، کرنل جدیدی بر مبنای کرنل­های اصلاح شده و دوفازی ارائه می­گردد که در مقایسه با کرنل­های قبلی اثرات مرزی را جبران می­کند. از روش المان محدود و کد نرم افزار کامسول برای حل معادلات کوپل الاستیسیته محلی/ غیرمحلی انتگرالی وسینتیک گینزبرگ-لاندا استفاده شده است. چندین مثال مهم تبدیل فاز ارائه شده و نتایج الاستیسیته محلی و غیرمحلی با کرنل­های مختلف مقایسه می­شوند. برای تک ورینت مارتنزیت در یک نمونه همگن تحت تنش یکنواخت، با در نظر گرفتن کشش سطحی کرنل دوفازی یک رشد ناهمگن غیرفیزیکی ظاهر می­شود. در مقابلکرنل دوفازی جبران شده و مدل محلی یک رشد همگن پیش بینی می­کند که در آن هیچ صفحه مشترک فازی ظاهر نشده است. برای ایجاد صفحه مشترک مارتنزیت-مارتنزیت، همه مدل‌ها نتایج یکسانی داشته، که زاویه بین صفحات مارتنزیتی تطابق بسیار خوبی با شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی و حل تحلیلی دارد. برای رشد جوانه مارتنزیتی، یک تکامل مشابه برای مدل محلی و کرنل دوفازی جبران رخ می­دهد. به طور کلی، کرنل دوفازی جبران شده حداکثر تنش را بزرگتر از کرنل دوفازی و کمتر از مدل محلی نتیجه می­دهد. برای ایجاد ساختار دوقلوها، هر دو کرنل منجر به تعداد بیشتری از دوقلوها می­شوند زیرا تنش­های کمتری را نسبت به مدل محلی ارائه و ساختارهای دوقلوی آنها یکسان است و تحت تأثیر اثرات مرزی به دلیل فاصله زیاد قرار نمی­گیرند. نسبت طول مشخصه به عرض صفحه مشترک مارتنزیت-مارتنزیت به عنوان یک پارامتر کلیدی در حل ساختار دوقلوها تعیین شده است.کرنل دوفازی جبران­ شده قابلیت فائق آمدن برمسائل تقارن محوری را دارا می­باشد. برای تبدیل فار دو ورینت مارتنزیتی در حضور ترک، علی‌رغم تکامل مشابه، کرنل دوفازی و مدل محلی به ترتیب سریع‌ترین و کندترین تبدیل‌ها و همچنین کمترین و بیشترین غلظت تنش را در نوک ترک نشان می‌دهند. نقش عمده مدل الاستیسیته غیرمحلی انتگرالی جدید در دو بخش سینتیک و مورفولوژی نانوساختارها و نیز اثرات مرزیست که در مدل­های قبلی قابل توجیه نبوده است و امکان تحلیل فیزیکی استحاله فازی مارتنزیتی و پدیده­های مشابه در مقیاس نانو را فراهم می­کند.

کلمات کليدی: میدان فاز، تبدیل فاز (استحاله) مارتنزیتی، ابعاد نانو، الاستیسیته غیرمحلی، اثرات مرزی،کرنل دوفازی جبران شده