12582

12582

مدل سازي و تحليل ترموديناميكي انحلال حالت جامد در آلياژهاي نانوساختار Cu-Fe توليد شده از طريق آلياژسازي مكانيكي

دكتري

مواد

بهمن 1392

بهمن 1392

دكتر مسعود گودرزي

دكتر محمدرضا ابوطالبي

چكيده در اين پژوهش دلايل ترموديناميكي پديده¬ي افزايش حد حلاليت در فرآيند آلياژسازي مكانيكي سيستم مس-آهن مورد بررسي قرارگرفت. به اين منظور ابتدا مدلي هندسي-آماري جهت تحليل فصل مشترك بلورك¬ها در سيستم¬هاي نانوساختار دوفازي تهيه گرديد. تلاش شد برخي كاستي¬هاي موجود در بررسي¬هاي پيشين اصلاح گردد. بدين صورت تأثير شكل بلورك، نوع فصل مشترك و ضخامت فصل مشترك¬هاي غيرتعادلي بر مقدار حجم و انرژي فصل مشترك مورد محاسبه قرار گرفت. پس از مدل¬سازي¬هاي رياضي، فرآيند آلياژسازي مكانيكي در سيستم دوتايي مس-آهن با سه تركيب غني از مس، غني از آهن و نسبت برابر در زمان¬هاي مختلف انجام شد. تحولات انجام گرفته در طي فرآيند آلياژسازي مكانيكي از جهات ريزساختاري و فازي مورد بررسي قرار گرفت. بدين منظور از روش¬هاي گوناگون تحليل به كمك ميكروسكوپ¬هاي الكتروني روبشي و عبوري، پراش پرتو ايكس و نيز آناليز حرارتي بهره برداري شد. از نتايج به دست آمده و مدل تهيه‌شده در بررسي دلايل بالقوه¬ي تشكيل محلول جامد فوق اشباع در سيستم مس-آهن استفاده گرديد. بررسي¬هاي انجام‌شده به وسيله پراش پرتو ايكس و ميكروسكوپ الكتروني عبوري نشان داد كه انحلال آهن در مس، در شرايط مورد آزمايش، به صورت كامل انجام نپذيرفته و نانوذرات BCC در فاز نانوساختار فوق اشباع FCC وجود دارند. اندازه¬ي بلورك و چگالي نابجايي با استفاده از روش¬هاي گوناگون تحليل پراش پرتو ايكس محاسبه شد. با استفاده از اين نتايج، انرژي عيوب ذخيره‌شده در ماده به صورت يك بازه¬ي محتمل محاسبه گرديد. مشخص شد عوامل انرژي عيوب و ميدان تنش نابجايي¬ها در اين سيستم مي¬توانند موجب افزايش جزئي حلاليت گردند. عامل انحناي فصل مشترك نيز در ابتدا تأثيرگذار بوده اما با افزايش حد حلاليت از نقش آن كاسته شده و تنها در نقاطي با شعاع انحناي كمتر از يك نانومتر تأثيرگذار خواهد بود. از سوي ديگر فاز آمورف در مناطق چندين نانومتري تشكيل‌شده و تبديل آن به محلول جامد از نظر ترموديناميكي توجيه‌پذير است، بنابراين تبديل فاز آمورف مي¬تواند به صورت موضعي موجب پيشرفت روند انحلال تا مقادير حلاليت مشاهده‌شده در عمل گردد. واژه‌هاي كليدي: آلياژسازي مكانيكي، سيستم مس-آهن، دلايل ترموديناميكي، فصل مشترك، محلول جامد فوق اشباع