بررسی اشاعه ترک در نانوکریستال آهن-نیتروژن به روش شبیه سازی دینامیک مولکولی

در سالهای اخیر فولادهای نیتروژن دار به دلیل داشتن خواص خوبی از استحکام و انعطاف پذیری مورد توجه محققان و متخصصان صنعتی قرار گرفته است. شناسایی خواص مکانیکی فوالدهای نیتروژن دار به منظور استفاده از این آلیاژها با قابلیت اطمینان بالا در تجهیزات مختلف از اهمیت بالایی برخوردار است. در این میان توانایی مقاومت ماده در برابر اشاعه ترک، از پارامترهای مهم به شمار می رود. هدف از این پژوهش، شبیه سازی اشاعه ترک در نانوکریستال آلیاژی آهن نیتروژن می باشد. امروزه علوم نانو و شبیه سازی های رایانه ای در مقیاس مولکولی، به یکی از پرطرفدارترین موضوع های مورد مطالعه در دنیا مبدل شده است. یکی از روش های عددی در ابعاد نانومتری، روش شبیه سازی دینامیک مولکولی است، که معین ترین روشِ حل سیستم های مولکولی از بین روش های موجود است. در تحقیق حاضر، سیستم کریستالی آهن نیتروژن با اعمال تابع پتانسیل تصحیح شده اتم محاط شده )meam )و پارامترهای مربوط به آلیاژ آهن نیتروژن شبیه سازی می شود. ریزساختار و همچنین مسیر رشد ترک در نانوکریستال مورد مطالعه، تحت بارگذاری کششی با مقدار سرعت ps /å 8.0 در دمای 300k مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که با افزایش کرنش و در نتیجه ایجاد تنش در نمونه ها، تغییر شکل پلاستیک از نوک ترک به دلیل ایجاد تمرکز تنش در آن شروع می گردد. با افزایش بیشتر تنش حفره هایی در ساختار جوانه زده و به سمت ناحیه پیشروی رشد ترک اولیه اشاعه پیدا می کند. سرعت رشد ترک با افزایش طول ترک افزایش می یابد مقادیر تنش در هر سه جهت کریستالی ابتدا دارای رفتار غیرخطی و سپس رفتار خطی می باشند که ناشی از تغییر جهت رشد ترک در طول زمان شبیه سازی می باشد.