پديد آورنده :
شكري درونكلا، جابر
عنوان :
بررسي مكانيزم فرايند سينترينگ ذرات تك كريستال فلزي به روش SPS با استفاده از شبيه سازي ديناميك مولكولي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
استخراج فلزات
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 151ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
مسعود پنجه پور، محمود مرآتيان
توصيفگر ها :
سينترينگ , مكانيزم , سينترينگ پلاسماي جرقه اي , شبيه سازي , ديناميك مولكولي
استاد داور :
محمدحسين عنايتي، مهدي احمديان
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/06/02
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/06/03
چكيده فارسي :
چکیده از آنجایی که فرایند سینترینگ به علت انتقال جرم بین ذرات اتفاق میافتد استفاده از مطالعات اتمی یا مولکولی در شناخت مکانیزمها میتواند بسیار مفید واقع شود ازینرو هدف اصلی این تحقیق شناخت مکانیزمهای انتقال جرم در ذرات نانومتری در سینترینگ بخصوص روش سینترینگ پالسمای جرقهای میباشد از طرفی با توجه به اینکه روشهای تجربی برای این نوع بررسیها به دلیل عدم دستیابی به امکانات آزمایشگاهی پیشرفته کاری دشوار میباشد لذا از روش شبیهسازی دینامیک مولکولی برای بررسی مکانیزم سینترینگ و مدلهای سینتیکی استفاده شد شبیه سازی دینامیک مولکولی با استفاده از کدهای نرمافزار لمپس و پتانسیل های جفتی انجام شد با استفاده از این روش به بررسی اثر اندازه ذرات تعداد ذرات دماهای مختلف سینترینگ و فشار اعمالی در سینترینگ معمولی پرداخته شد مکانیزمهای حاصل براساس نحوه حرکت اتمها و نمودارهای آنالیز سینتیکی شناسایی و تحلیل گردید در مدل دو ذرهای شبیهسازی در بازه دمایی 0501 تا 1450K و اندازه ذرات 8 01 و 12nm انجام گرفت برای بررسی اثر فشار درمدل دو ذرهای از فشارهای 01 تا 30MPa استفاده شد نتایج نشان داد که در مدل دو ذرهای انرژی فعالسازی مکانیزم از 13 42 تا 76 7kJ تغییر میکند این در حالی است که مکانیزم سینترینگ نفوذ اتمهای سطحی میباشد در مدل سه ذرهای هم شبیهسازی در بازه دمایی 0501 تا 1450K و اندازه ذرات 8 و 10nm مورد بررسی قرار گرفت و همچنین فشارهای اعمالی مشابه مدل دو ذرهای بود نتایج حاصل نشان دهندهی تغییر انرژی فعال سازی از 15 61 تا 94 51kJ بود درحالی که مکانیزم سینترینگ در مدل سه ذرهای هم نفوذ اتمهای سطحی میباشد این نتایج نشان داد که مدل فرنکل برای سینترینگ ذرات نانومتری باید اصالح شود و حرکت اتمهای سطحی حالتهای مختلفی در شرایط گوناگون از خود نشان میدهند درنهایت به بررسی سینترینگ پالسمای جرقهای پرداخته شد که نتایج نشان داد در این حالت حرکت اتمها به صورت جریان ویسکوز میباشد به همین دلیل سرعت سینتریگ در این روش بسیار باالتر از روشهای دیگر بوده و تغییر مکانیزم از نفوذ سطحی به سمت جریان ویسکوز میباشد کلمات کلیدی سینترینگ مکانیزم سینترینگ پالسمای جرقهای شبیه سازی دینامیک مولکولی
چكيده انگليسي :
Abstract As sintering process is due to mass transfer between particles using atomic or molecularstudies for understanding mechanisms could be very useful The main objective of this researchwas to identify the mechanisms of mass transfer in nano size particles in sintering especiallythe method of spark plasma sintering On the other hand given that the experimental methodsfor these types of studies are difficult due to the lack of advanced laboratory facilities therefore molecular dynamics simulation method was used to investigate the mechanism of sintering andthe kinetic models Molecular dynamic simulation was performed using LAMMPS softwarecode and pair potential Regarding to this method the effect of parameters particle size particle contents different sintering temperatures and applied pressure on conventionalsintering were investigated The resulting mechanisms were identified and analyzed based onthe atomic transfer and kinetic analysis diagrams In the case of two particle model simulationswere performed at a temperature range of 1050 to 1450 K and particle sizes of 8 10 and 12nm The effect of pressure on the model was investigated in a range of pressure from 10 to 30MPa The results obtained showed the activation energy of the mechanism varied from 24 31to 76 7 kJ nevertheless the mechanism of sintering was the surface diffusion of atoms In thecase of three particle model simulation was done in a temperature range of 1050 to 1450 Kand particle size of 8 and 10 nm and also the pressures were similar to the two particle model The obtained showed a change in activation energy from 16 51 to 94 51 kJ while the sinteringmechanism in this case was the surface diffusion of atoms These results indicate that theFrenkel sintering model should be modified for nano size particle and the surface diffusion ofatoms exhibits different mechanisms in various conditions Finally the spark plasma sinteringwas investigated and the results obtained showed that the motion of the surface atoms was inthe form of a viscous flow For this reasion the rate of sintering in this method was muchhigher than in other methods and the surface diffusion of mechanism tends to viscous flow Key words sintering mechanism spark plasma sintering simulation molecular dynamic
استاد راهنما :
مسعود پنجه پور، محمود مرآتيان
استاد داور :
محمدحسين عنايتي، مهدي احمديان
