تحلیل المان محدود معادلات میدان فاز در استحالههای مارتنزیتی در ابعاد نانو
نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
doi
چکیده
در این مقاله، روش المان محدود غیرخطی برای حل معادلات میدان فاز یا گینزبرگ- لاندا برای استحالههای مارتنزیتی در ابعاد نانو به کار گرفته شده است. در تئوری میدان فاز برای تعریف نوع فاز ماده از یک پارامتر مشخصه استفاده میشود و معادلات گینزبرگ- لاندا در واقع رابطه خطی بین نرخ تغییرات پارامتر مشخصه و مشتق وردشی انرژی آزاد سیستم نسبت به پارامتر مشخصه یا همان نیروهای ترمودینامیکی مربوطه هستند. با توجه به اینکه انرژی آزاد شامل ترمهایی غیرخطی از پارامتر مشخصه است، نیروهای ترمودینامیکی توابعی غیرخطی از پارامتر مشخصه هستند. در نتیجه، معادلات گینزبرگ- لاندا با استفاده از روش المان محدود غیرخطی و کد تولید شده حل میشوند. استحاله مورد بررسی، تبدیل فاز آستنیت به مارتنزیت در آلیاژ NiAl است که در اینجا بدون لحاظکردن اثرات مکانیک و تنها تحت اعمال تغییر دما صورت میگیرد. لذا استحاله از نوع دما القایی بوده و با استفاده از تنها یک پارامتر مشخصه تعریف میشود. به منظور صحتسنجی کارعددی، منحنی پارامتر مشخصه برای صفحه فازی مشترک آستنیت- مارتنزیت، ضخامت، انرژی و سرعت انتشار آن محاسبه و با کارهای پیشین مقایسه شدهاند که نتایج نشان از تطابق بسیار خوب کارحاضر با کارهای پیشین دارد. هم چنین مسائل فیزیکی متنوعی نظیر انتشار صفحه مشترک فازی، جوانه زنی مارتنزیت و رشد ساختارهای مارتنزیتی تحت برودت و استحاله معکوس تحت حرارت ارائه شدهاند. نتایج این تحقیق، گام مهمی در حل مسائل میدان فازی با در نظر گرفتن اثرات مکانیک و شرایط پیچیده اولیه و مرزی موجود در ابعاد نانو است.
