13317

13317

بررسي تأثير دما و ضخامت لايه¬هاي نازك بر خواص مكانيكي بدست آمده در نانودندانه¬گذاري، بوسيله شبيه¬سازي ديناميك مولكولي

كارشناسي ارشد

مكانيك - طراي كاربردي - جامدات

شهريور 1393

شهريور 1393

دكتر مجيدرضا آيت¬اللهي

چكيده لايه¬هاي نازك داراي خواص مكانيكي متفاوت با نمونه¬هاي حجيم خود مي¬باشند. از جمله روش¬هاي متداول براي تعيين خواص مكانيكي پوشش¬ها، آزمايش نانودندانه¬گذاري بوده كه در اين پژوهش مورد استفاده قرار گرفته است. در اين پژوهش، آزمايش نانودندانه¬گذاري براي لايه¬هاي نازك نقره، تيتانيوم، آلومينيوم و مس پوشش داده شده بر زيرلايه سيليكني به وسيله شبيه¬سازي ديناميك مولكولي، به شكل سه بعدي شبيه¬سازي شده است. در ابتدا خواص مكانيكي لايه¬هاي منتخب با تغييرات ضخامت آن¬ها مورد بررسي قرار گرفته است. در اين بخش هم از آزمايش و هم از مدل¬سازي استفاده شده است. مدول الاستيسيته و سختي لايه¬ها با توجه به نتايج، بدست آمده و معادله¬اي براي بيان رابطه بين سختي و ضخامت لايه پيشنهاد شده است. سپس با توجه به ضخامت مناسب انتخاب شده در بخش اول، به بررسي اثر تغييرات دما بر خواص مكانيكي لايه¬ها پرداخته شده است. دما از 193 تا 793 درجه كلوين با گام دمايي 100 درجه تغيير داده شده است. از دو روش شبيه¬سازي گام به گام و پيوسته براي بررسي نحوه اثرگذاري دما بر خواص مكانيكي استفاده شده است. براي انجام اين مهم، دماي محل دندانه¬گذار كنترل شده و اثر افزايش دما ناشي از كنش¬هاي بين دندانه¬گذار و لايه هنگام نفوذ دندانه¬گذار در سطح لايه مورد بررسي قرار گرفته است. نحوه تأثير افزايش دما بر ساختار، شكل¬گيري عيوب، پديده¬ جمع¬شدگي و تغييرشكل الاستيك و پلاستيك نمونه¬ها مورد توجه قرار گرفته است. نتايج نشان¬دهنده كاهش سختي و مدول الاستيسيته با افزايش دماي كل نمونه و هم¬چنين كاهش اين خواص با افزايش دماي موضعي در ناحيه دندانه¬گذاري مي¬باشد. واژه‌هاي كليدي: آزمايش نانودندانه¬گذاري، شبيه¬سازي ديناميك مولكولي، پوشش¬هاي نازك، خواص مكانيكي، ضخامت و دماي لايه.