شبيه‌سازي ميدان‌فاز فرآيند ذوب‌سطحي نانوميله‌هاي مسي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

در اين پايان‌نامه، فرايند ذوب‌ نانوميله‌هاي مسي و عوامل مؤثر بر آن با استفاده از روش ميدان فاز مورد بررسي قرار مي‌گيرد. روش ميدان فاز بر اساس كمينه‌سازي انرژي سيستم با استفاده از معادلة سينتيك گينزبرگ - لاندا عمل مي‌كند. در اين روش، انرژي سيستم از جمله بخش‌هاي الاستيك، گراديان، دو چاهي و حرارتي در نظر گرفته مي‌شود. براي توصيف تغيير فاز از يك حالت به ديگر، از يك پارامتر به نام پارامتر مشخصه استفاده مي‌شود. معادلة گينزبرگ - لاندا بر اساس اين پارامتر بيان مي‌شود و با حل اين معادله، تحول فاز در زمان و مكان مشخص مي‌شود. شبيه‌سازي نانوميله‌هاي مسي با استفاده از مدل‌ تقارن محوري و به كمك نرم‌افزار كامسول صورت‌گرفته است. طول، شعاع، كرنش حرارتي، مقيد نمودن و همچنين، اصلاح هندسي لبه به‌عنوان پارامتر‌هاي مهم در تعيين مكانيزم و دماي ذوب مشخص شده‌اند. نتايج حاصل از شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه مكانيزم‌هاي ذوب به شعاع نانوميله‌ها وابسته هستند به‌طوري‌كه در شعاع بيش از 5 نانومتر ذوب همراه با تشكيل و حركت صفحه رابط در دو راستاي شعاع و طول صورت مي‌گيرد؛ اما در شعاع‌هاي كمتر صفحه رابط تنها در راستاي طول نانوميله حركت مي‌نمايد. همچنين، در طول‌هاي كمتر از 25 نانومتر نتايج نشان دادند دماي ذوب به‌صورت نمايي شديداً افت مي‌كند. همچنين، درنظرگرفتن كرنش حرارتي باعث افزايش دماي ذوب نانوميله‌ها مي‌شود. علاوه بر اين، مقيدكردن انتهاي نانوميله‌ها باعث افزايش دماي ذوب نانوميله‌ها مي‌گردد و اصلاح هندسي لبة نانوميله‌ها به دليل كاهش تمركز تنش، دماي ذوب را افزايش مي‌دهد. همچنين، قراردادن نانوميله‌هاي مسي بر روي بستر ZnO باعث افزايش دماي ذوب آنها مي‌شود. نحوه تغييرات دماي ذوب با شعاع و طول نيز با مدل‌هاي ترموديناميكي و نتايج ديناميك مولكولي موجود مقايسه گرديد كه بيانگر تطابق بسيار خوب نتايج شبيه‌سازي با آنها و توانمندي مدل ميدان فاز مورداستفاده در مطالعه پديده ذوب نانوساختارها دارد. نسبت به كارهاي گذشته، ماده به مس تغييريافته است و براي اولين‌بار كرنش حرارتي در نظر گرفته شده است و اين كرنش حرارتي به‌صورت وابسته به خواص فاز لحاظ شده است و همچنين، اثرات گوشه‌ي هندسي، مقيدكردن انتهاي نانوميله‌ و تغييرات انرژي سطح ناشي از قرارگرفتن نانوميله در يك بستر كامپوزيتي نسبت به تحقيقات قبلي بررسي شده است.

227676

طراحي كاربردي - مكانيك جامدات

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان