شبیه سازی اتمی تاثیر جهت بارگذاری بر مکانیزم تغییرشکل سوپرآلیاژ پایه نیکل حاوی مرز دوقلویی

یکی از راه‌های افزایش خواص مکانیکی سوپرآلیاژهای پایه نیکل از طریق کنترل ساختار مرزدانه بخصوص مرز دوقلویی حاصل می شود، بنابراین درک نقش مرز دوقلویی در تغییرشکل می تواند به استراتژی های مهندسی مرز دانه با هدف افزایش خواص مکانیکی سوپرآلیاژهای پایه نیکل کمک کند. زمانی که مرز دوقلویی در سوپر آلیاژ پایه نیکل باعث افزایش چقرمگی شده در موادی مانند بال هواپیما، ارابه فرود کاربرد دارد اما زمانی که تنش تسلیم را افزایش دهد در پره ها و دیسک های توربین کاربرد دارد.یک مدل دینامیک مولکولی برای شبیه‌سازی فرآیند بارگذاری کششی سوپرآلیاژ پایه نیکل حاوی مرز دوقلویی تحت سه جهت‌گیری مختلف نسبت به جهت بارگذاری استفاده شده است. مرز دوقلویی نسبت به جهت بارگذاری به شکل موازی، مایل و عمود قرار داده شده است. اثرات جهت‌‌گیری‌های مختلف بر روی مکانیزم‌های ایجاد و لغزش نابجایی ها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد مقادیر کرنش های تسلیم به ترتیب 0.0479، 0.0478، 0.0453 و0.0501 برای نمونه های بدون مرز دوقلویی، حاوی مرز دوقلویی موازی، مایل و عمود به جهت بارگذاری هستند. مرزدوقلویی عمود منجر به افزایش کرنش تسلیم شده اما مرز دوقلویی مایل منجربه کاهش کرنش تسلیم نمونه نسبت به نمونه بدون مرز دوقلویی شده است. کرنش های نهایی برای نمونه های بدون دوقلویی، موازی، مایل و عمود نیز به ترتیب 0.08061، 0.10704، 0.095، 0.06536 می باشند. که به ترتیب کرنش های نهایی (موازی> مایل> بدون مرز دوقلویی> عمود) هستند. شکل گیری و رشد ترک در کرنش نهایی در نقاطی در مرز دوقلویی و سطح مشترک فازی رخ داده است.

atomistic simulation of the effect of loading direction on the deformation mechanism of nickel-based superalloy containing a twin boundary

one way to improve the mechanical properties of nickel-based superalloys is by controlling the grain boundary structure، particularly the twin boundary. understanding the role of twin boundaries in deformation can help improve the mechanical properties of nickel-based superalloys. when the twin boundary in the nickel-based superalloy increases toughness، it is used in materials such as airplane wings، and landing gear، but when it increases the yield stress، it is used in turbine blades and discs. in this study، a molecular dynamics model simulates the tensile loading process of a nickel-based superalloy containing a twin boundary under three different loading orientations.the twin boundary is oriented parallel، inclined، and perpendicular to the loading direction. the results indicate that the yield strain values are 0.0479، 0.0478، 0.0453، and 0.0501 for samples without twin boundaries، with twin boundaries parallel، inclined، and perpendicular to the loading direction، respectively. the perpendicular twin boundary has resulted in an increase in the yield strain، while the inclined twin boundary has led to a decrease in the yield strain compared to the sample without the twin boundary. also، the ultimate strains for samples without twin boundaries، parallel، inclined، and perpendicular are 0.08061، 0.10704، 0.095، and 0.06536، respectively. the ultimate strains are in the following order: parallel، inclined، no twin boundary، and perpendicular، respectively. crack formation and growth at the highest strain occurred at points along the twin boundary and phase interface.