تاثیر دما بر استحکام و مکانیزم های تغییرشکل نیکل نانومتخلخل: مطالعه دینامیک مولکولی

در این پژوهش، پاسخ مکانیکی و مکانیزم های تغییرشکل نیکل نانومتخلخل تحت حالت های مختلف بارگذاری در محدوده دمایی ۳۰۰ تا ۷۵۰ کلوین، با استفاده از شبیه سازی های دینامیک مولکولی مورد بررسی قرار گرفته است. ساختارهای متخلخل با چگالی های نسبی کنترل شده، به روش شبکه بندی ورونوئی ایجاد شده و رفتار مکانیکی آن ها با به کارگیری پتانسیل بین اتمی EAM و تحت شرایط شبه استاتیکی شبیه سازی گردید. نتایج، رفتار مکانیکی متمایز و وابسته به دما را نشان می دهند. برخلاف مواد حجمی، تنش جریان پلاستیک با افزایش دما افزایش می یابد که به تعامل پیچیده توپولوژی شبکه، فعالیت های نابجایی وابسته به دما و فرآیندهای فعال شده حرارتی در سطح نسبت داده می شود. بارگذاری فشاری منجر به سخت شدگی کرنشی قوی تری نسبت به بارگذاری برشی می گردد که ناشی از تفاوت در مکانیزم های غالب تغییرشکل (کمانش و متراکم سازی در مقابل خمش و پیچش) است. تحلیل همسایه مشترک و ردیابی نابجایی ها نشان می دهند که افزایش دما، تعادل پویای بین فرآیندهای تولید/ذخیره سازی و بازیابی/خروج نابجایی ها را به طور قابل ملاحظه تغییر داده و بر تحول ریزساختاری حفره ها و نظم بلوری موضعی تاثیر می گذارد. این یافته ها درک بنیادینی از رابطه بین ساختار، دما و خواص مکانیکی در نانوفوم های فلزی ارائه کرده و برای طراحی مواد سبک وزن با عملکرد مکانیکی پایدار در محدوده های حرارتی گسترده راهگشا است.

کلیدواژه ها:

نیکل نانومتخلخل ، دینامیک مولکولی ، اثرات دما ، مکانیزم نابجایی ها ، پاسخ های مکانیکی