بررسی رشد ترک در دو ساختار لایهنشانیشده و ایدهآل تیتانیوم/تیتانیومنیترید با استفاده از شبیهسازی دینامیک مولکولی
نویسندگان
1 استاد دانشگاه
2 گروه آموزشی فنی مهندسی، مهندسی مکانیک، دانشکاه زنجان، زنجان ایران
3 گروه آموزشی فنی مهندسی، مهندسی مکانیک، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
doi
10.22060/mej.2019.16569.6391چکیده
وجود عیوب و تنشهای پسماند سبب تضعیف مقاومت پوششهای چندلایه در مقابل رشد ترک میشود. برای بررسی این موضوع رشد ترک در دو ساختار لایهنشانیشده و ایدهآل تیتانیوم/تیتانیومنیترید با استفاده از شبیهسازی دینامیک مولکولی بررسی شده است. برای این منظور ابتدا لایهنشانی تیتانیومنیترید بر روی بستر تیتانیوم انجام گرفته، سپس رشد ترک در دو ساختار مذکور بررسی گردیده است. رشد لایه تیتانیومنیترید بر روی تیتانیوم جزیرهای بوده و ساختار لایهنشانیشده دارای عیوب و تنش پسماند میباشد. نتایج نشان میدهد که هر دو تنش پسماند دومحوری و نرمال، در بستر و پوشش به ترتیب کششی و فشاری میباشد. با استفاده از تغییر انرژی در لایهها انرژی چسبندگی فصل مشترک محاسبه شده است که برابر 166 کیلوژول بر مول میباشد. در قسمت دوم با جایگذاری ترکی به طول 15 آنگستروم در لایه سرامیک در دو ساختار ایدهآل و لایهنشانیشده رفتار رشد ترک بررسی شده است. نتایج نشان میدهد به دلیل ترد بودن لایه سرامیک، در هر دو حالت ذکر شده ترک تا فصل مشترک لایهها رشد میکند. در ادامه تغییرشکل پلاستیک لایه تیتانیوم و همچنین ساختار فصل مشترک بین دو لایه مانع از رشد ترک و شکست کامل میگردد. همچنین تنش بحرانی لازم برای رشد ترک در ساختار منظم 5/2 برابر مقدار آن در ساختار لایهنشانیشده است که دلیل آن وجود عیوب و تنش پسماند در ساختار لایهنشانیشده میباشد.
