عنوان
ارائه مدل سازگار ترموديناميكي ميدان فاز كوپل با مكانيك و دربرگيرنده لايه سطحي خارجي براي كريستالي/بي‌شكل شدن آلياژ GST
نويسنده اصلي
محبي، سجاد
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
در سال‌هاي اخير آلياژ سه‌گانهGST به‌عنوان اصلي‌ترين ماده حافظه‌هاي تغييرفازدهنده مورد توجه قرارگرفته كه اين قابليت مهم ناشي از تغيير فاز بسيار سريع و برگشت‌پذير بين ساختار كريستالي و آمورف در آن است. در اين پژوهش، براي نخستين بار به مدل‌سازي ميدان فاز پديده كريستالي-بي‌شكل‌شدن با حضور اثرات مكانيك در اين آلياژ پرداخته شده‌است. تا پيش از اين، انرژي آزاد در مدل ميدان فاز براي اين آلياژ تنها شامل ترم‌هاي دوچاهه، حرارتي و گراديان مي‌گرديد، از اين‌رو مدل ميدان فاز تنها قادر به بررسي كريستال / بي‌شكل‌شدن تحت تغييرات دمايي بود كه حتي در اين موارد هم عدم در نظر گرفتن تنش داخلي و تغييرشكل ساختاري منجر به نتايج غيرفيزيكي مي‌گرديد. در اين پژوهش، نشان‌داده‌شد كه اثر مكانيك و نيروي محركه ناشي از آن در قالب كرنش‌هاي استحاله و حرارتي و تنش‌هاي الاستيك و غيرالاستيك تأثير چشمگيري بر پديده كريستالي- بي‌شكل‌شدن حتي بدون اعمال گراديان حرارتي، بار مكانيكي و اثرات سطحي مي‌گذارد. در مجموع، با لحاظ‌كردن اثرات مكانيكي در مدل، براي نخستين‌بار استحاله كريستالي- بي شكل شدن اين آلياژ تحت بارهاي مكانيكي و حرارتي و به‌كمك كوپل معادلات ميدان فاز و الاستيسيته مورد بررسي قرار گرفت. بخش ديگر اين پژوهش، اضافه نمودن لايه سطحي خارجي براي نانوساختارGST و بررسي اثرات آن بر فرآيند كريستال-بي‌شكل‌شدن است. اين لايه با ضخامت معين و با استفاده از يك پارامترمشخصه جديد در ناحيه مرزي تعريف‌شده كه درآن خواص ماده به‌صورت پيوسته از جامد به گاز تغيير مي‌كند. لذا براي ناحيه مرزي، معادله ميدان فاز جديدي شامل اثرات لايه سطحي در كنار معادلات الاستيسيته براي استحاله كريستال-بي شكل شدن استخراج شد و مسائلي براي تعيين محدود فيزيكي ضخامت لايه سطحي ارائه و اثر آن بر نحوه استحاله بررسي گرديد. در بخش ديگر اين رساله نيز اثرات ترموالكتريك ناشي از اعمال ولتاژ بر روي نانو فيلم GST به‌كمك مدل ميدان فاز مورد بررسي قرار گرفت كه اين مدل علاوه بر معادلات ميدان فاز و الاستيسيته، معادلات هدايت حرارتي و پواسون براي لحاظ نمودن اثر ترموالكتريك را در بر مي‌گيرد. به‌كمك اين مدل، نحوه تغييرات دما و به‌تبع آن، استحاله كريستالي- بي شكل شدن تحت ولتاژ خارجي بررسي و ولتاژ بحراني كريستالي شدن استخراج گرديد. قابل‌ذكر است شبيه‌سازي عددي مدل‌هاي مذكور در نرم‌افزار چند فيزيكي كامسول انجام و صحت سنجي و اعتبار سنجي‌هاي موردنياز صورت گرفت.
شماره ركورد
231560
گرايش رشته تحصيلي
طراحي كاربردي - مكانيك جامدات
دانشكده
مهندسي مكانيك
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان