بررسی دینامیک مولکولی تاثیرات دما بر سوپرآلیاژ پایه نیکل حاوی نقص کریستالی

برای بهبود عملکرد مکانیکی سوپرآلیاژهای پایه نیکل در کاربردهای دمای بالا مانند پره های توربین گازی و قطعات هوافضا، این پژوهش از شبیه سازی دینامیک مولکولی برای بررسی رفتار کششی سوپرآلیاژ دوفازی Ni/Ni₃Al حاوی مرز دوقلویی همراستا با جهت بارگذاری در دماهای ۳۰۰ تا ۱۱۰۰ کلوین استفاده کرد. مدل سه بعدی با نرم افزار Atomsk ساخته و شبیه سازی با LAMMPS و پتانسیل Embedded Atom Method انجام شد. نتایج نشان داد که در ناحیه الاستیک، چگالی نابجایی ها پایین و ثابت است، اما با افزایش دما، نوسانات اتمی و اتم های آمورف بیشتر می شود. پس از تسلیم، نابجایی های شاکلی افزایش یافته و ابتدا ماتریس را برش می دهند؛ در دماهای پایین (۳۰۰-۵۰۰ کلوین)، پیک چگالی بالاتر است و شکست از طریق ترک در ماتریس رخ می دهد. در دماهای متوسط (۵۰۰-۷۰۰ کلوین)، نابجایی ها همزمان رسوب را برش داده و نابجایی های نرده ای تشکیل می شود که مانع حرکت نابجایی ها شده و استحکام را افزایش می دهد. در دماهای بالا (۹۰۰-۱۱۰۰ کلوین)، ساختار آمورف غالب شده و شکست عمدتا در سطح مشترک فازی اتفاق می افتد. مرز دوقلویی به عنوان مانع برای حرکت نابجایی ها و گسترش ترک عمل می کند، اما نابجایی های جدید از آن خارج می شود. این مطالعه نقش مرزهای دوقلویی در تنظیم مکانیزم های پلاستیک و تاثیر دما بر خواص مکانیکی را در مقیاس اتمی روشن می سازد و پایه ای برای طراحی سوپرآلیاژهای پیشرفته فراهم می کند، که عملکرد صنایع هوافضا و انرژی را بهبود می بخشد.

کلیدواژه ها:

سوپرآلیاژهای پایه نیکل ، چگالی مرز دانه ، دینامیک مولکولی ، مرز دوقلویی