پديد آورنده :
برات پور، مهرنوش
عنوان :
بررسي اثر عنصر ناخالصي بر مكانيزم رشد ساختارهاي نانوكريستال فلزي با استفاده از شبيه سازي ديناميك مولكولي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
استخراج فلزات
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي مواد
صفحه شمار :
چهارده، 82ص.: مصور
استاد راهنما :
مسعود پنجه پور، مهدي احمديان
توصيفگر ها :
ورود عنصر حل شونده , اتصال سه گانه , اتصال چهارگانه
استاد داور :
رحمت الله عمادي، ابوذر طاهري زاده
تاريخ ورود اطلاعات :
1395/05/30
چكيده فارسي :
چكيده مواد نانوكريستال پليكريستالهايي با اندازه دانه كمتر از 001 نانومتر هستند كه در مقايسه با پليكريستالها كسر اتمي بااليي در مرزدانه دارند كه اين مناطق منجر به رشد دانه ميگردد براي حفظ خواص ويژه مواد نانوكريستال بايد از رشد دانهها جلوگيري كرد لذا در اين پژوهش هدف بررسي رشد دانه در نانوكريستال آلومينيوم خالص و نانوكريستال آلومينيوم 1 اتمي منيزيم است به نحوي كه اين مطالعه بر ساختارهاي بايكريستال آلومينيوم و ساختارهاي حاوي اتصال سهگانه و چهارگانه دانه انجام شد نحوه ايجاد اين ساختارها با استفاده از شبيهسازي ديناميك مولكولي و بهرهگيري از كد لمپس بود ساختارهاي بايكريستال اتصال سهگانه و چهارگانه دانه با استفاده از زبان برنامهنويسي پايتون ايجاد شد در ساختارهاي نانوكريستال آلومينيوم 1 اتمي منيزيم نيز اتمهاي منيزيم با اتمهاي آلوميينوم درون نواحي پر انرژي جايگزين شد در ساختار هاي بايكريستال تاثير انحناي مرزدانه دما و انحراف دانهها از يكديگر بر رشد دانه بايكريستال آلومينيوم بررسي شد بر اساس توابع توزيع انرژي و تصاوير گرافيكي روند رشد دانه و نمودار ميانگين مربعات جابجايي بر حسب زمان نتايج حاصل نشان ميدهد كه شرط الزم جهت رشد دانه وجود انحناي مرزدانه است و رشد تا زمانيكه انحنا وجود داشته باشد ادامه مييابد اين انحنا سبب ايجاد مناطقي تحت كشش و فشار ميگردد كه با معادله گيبس تامسون نيز تطابق دارد همين عامل باعث ايجاد اختالف پتانسيل در دانهها ميشود اختالف پتانسيل ايجاد شده همان نيروي محركه نفوذ دامنه كوتاه در مرزدانهها است همچنين در مورد تاثير دما رشد در دماهاي 005 056 و 057 درجه كلوين مورد مطالعه قرار گرفت نتايج نشان داد كه با افزايش دما ضريب نفوذ دامنه كوتاه اتمها در مرزدانه كه بيانگر نرخ رشد دانه است افزايش مييابد در مورد تاثير انحراف دانهها از يكديگر نيز با افزايش اين انحراف از 8 81 درجه به 3 82 درجه انرژي پتانسيل مرزدانه بسيار افزايش مييابد در ساختارهاي بايكريستال آلومينيوم 1 اتمي منيزيم نيز نشان داده شد كه منيزيم با حركت به سمت نواحي تحت فشار مرزدانه باعث از بين رفتن اختالف انرژي پتانسيل بين دانهها كه خود نيروي محركه نفوذ است ميشود و از رشد دانه جلوگيري ميكند در ساختار نانوكريستال حاوي اتصال سهگانه و چهارگانه دانه نيز رشد دانه تا زماني كه انحناي مرزدانهها وجود داشته باشد ادامه دارد و پس از آن رشد دانه ادامه نخواهد داشت همچنين با ورود 1 اتمي عنصر منيزيم به اتصال سهگانه و چهارگانه دانه نيز از رشد دانه جلوگيري ميشود در مجموع در اين تحقيق نشان داده شد كه معادله گيبس تامسون در مقياس اتمي نيز مورد تائيد ميباشد و ميتوان از روش شبيهسازي ديناميك مولكولي در تشخيص مكانيزم رشد دانه در مقياس اتمي بهره جست كلمات كليدي نانوكريستال مكانيزم رشد شبيهسازي ديناميك مولكولي ورود عنصر حلشونده اتصال سهگانه اتصال چهارگانه
چكيده انگليسي :
IUT Degree M Sc Investigation of the Effect of Impurity Element on Grain Growth Mechanism in Nanocrystalline Metals Structure by Molecular Dynamic Simulation Mehrnoosh Baratpour Email Adress m baratpour@ma iut ac irSupervisors Masoud Panjepour Associated Professor Panjepour@cc iut ac irMahdi Ahmadian Associated Professor ahmadian@cc iut ac irDepartment of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranLanguage PersianAbstract Nanocrystalline materials are polycrystalline by less than 100 nanometer grain size that incomparison between nanocrystalline and polycrystalline materials nanocrystalline havehigh atomic fraction in grain boundaries that these area cause to grain growth So due tomaintenance the nanocrystalline s special properties should avoid of grain growth In thisresearch the aim was study about grain growth of pure Aluminiom and Aluminiom 1 atMagnesium nanocrystalline that is studied on bicrystalline and triple junction and quad nodsby using Molecular Dynamics simulation utilization Lammps cod These structure weremade by Python and the structure by 1 at Mg Mg was substituded by Al elements thatwere place in high energy area In bicrystalline was searched about the influence of grainboundary curvature temperature and grain boundary s angle on the Al bicrystal s graingrowth In order to potential energy diagrams and graphical picture of grain growth and thediagram of mean squared displacement versus time it was shown that the necessarycondition for grain growth is the grain boundary s curvature and the grain growth continueuntil this curvature existence This curvature was made tension and compression areas thatwere caused gradiant in potential energy and also was proofed by Gibs Thamson equation This gradiant are the driving force for short range diffusion Also for the influence oftemperature on grain growth was studied on 500 650 and 750 K it is shown that the rate ofgrain growth that is diffusin coefficient increase by increasing the temperature About theinfluence of grain boundary s angle by increasing the angle from 18 8 to 28 3 the potentialenergy increased Due to avoid the grain growth 1 atomic Mg were entered to grainboundary accidently The result were shown that Mg move to compression area of grainboundary and causes the potential energy s gradient i e diffusion s driving force tend tozero and stop the grain growth In triple and quad junction the grain growth continue untilthe curvature of grain boundaries existence Also by entering the 1 atomic Mg in Tj andQn s area the grain growth stop Finally in this study was shown that the Gibs Thamsonequation is approved in atomic scale and we can use the Molecular Dynamics simulastionfor recognizing the grain growth in atomic scale Keywords Nanocrystalline Grain Growth Mechanisms Molecular Dynamics Simulation Enteringthe Solution Element Triple junction Quad nods
استاد راهنما :
مسعود پنجه پور، مهدي احمديان
استاد داور :
رحمت الله عمادي، ابوذر طاهري زاده
