Investigation of twinning nucleation and propagation in Magnesium by molecular dynamics
Magnezyum metalinde ikiz çekirdeklenmesi ve yayılımının moleküler dinamik metodu ile incelenmesi
- Tez No: 877532
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CAHİT CAN AYDINER, DR. ÖĞR. ÜYESİ SERTAN ALKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Magnezyum malzemesinde deformasyon ikizi çekirdeklenmesinin modellenmesi oldukça çetrefilli bir problem teşkil eder. Özellikle, ikiz bağlantılı yapıların enerjetiğini doğru bir şekilde tarif eden heterojen bir ikizlenme modelinin olmayışı, ikiz enerjetiğinin daha derinlemesine anlaşılması gerektiğine işaret etmektedir. Bu problemi ele almak için, iki aşamalı bir çalışma dahilinde, önce bir asimetrik-eğik tanecik sınırından çekirdeklenen {10-12} çekme ikizi embriyosunun enerjetik evrimi moleküler dinamik simülasyonunda takip edildi. İkiz çekirdeklenmesi ile ilişkili doğrusal, yüzey ve hacim terimleri tespit edildi. İkiz etrafındaki gerinim alanlarını Eshelby formalizmi çerçevesinde tahmin eden bir mikromekanik model öne sürüldü. Bu mikromekanik model ile ikiz enerjisine dahil olan çeşitli ikiz yapılarının payları değerlendirildi. Çalışmanın ikinci kısmında, geliştirilen mikromekanik modeli tamamlamak maksadıyla, ikiz yapılarına ilişkin geometrik değişkenleri sınırlı sayıda orta ölçekli parametreden tahmin edebilen bir model ortaya konuldu. Bu geometrik modelin geniş bir ikiz konfigürasyon seti için sonuçları elde edildi ve mikromekanik modelde yerine konuldu. Böylece bu ikiz seti için potansiyel enerji yüzeyi elde edildi. Klasik ikizlenme teorisi kullanılarak, Mg için {10-12} ikizlenmesi için enerji bariyeri hesaplandı. Üzerinde ikizlenme gerçekleşen tanecik sınırının ikizlenmeyle karakter değiştirmesi neticesinde meydana gelen tanecik sınırı enerjisindeki düşüşün diğer ikiz yüzeylerinin oluşumu için gereken enerji yükünü karşıladığı bulundu. İkizlerin içinde yer alan dizilim hatalarının iki ucundaki doğrusal hataların da ikizin toplam enerjisine ciddi katkı yapmış olabileceği tahmin edildi. Bu sonuçlar, gözlemlenen bu iki etkinin magnezyumda ikiz çekirdeklenme mahallinin tespiti için kritik faktörler olabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Modeling deformation twin nucleation in magnesium has proven to be a challenging task. In particular, the absence of a heterogeneous twin nucleation model which provides accurate energetic descriptions for twin-related structures indicates a need to more deeply understand twin energetics. To address this problem, in a two-part study, molecular dynamics simulations are performed to follow the energetic evolution of {10-12} tension twin embryos nucleating from an asymmetrically-tilted grain boundary. The line, surface and volumetric terms associated with twin nucleation are identified. A micromechanical model is proposed where the stress field around the twin nucleus is estimated using the Eshelby formalism, and the contributions of the various twin related structures to the total energy of the twin are evaluated. In the second part of the study, a geometric model is proposed to complement the micromechanical model such that the geometric variables associated with twin related structures are predicted from a few mesoscopic parameters. The results of the geometric model are substituted into the micromechanical model to obtain potential energy surfaces of a wide range of twin configurations. Classical nucleation theory is implemented to predict the nucleation energy barrier for {10-12} twinning in Mg. The reduction in the grain boundary energy arising from the change in character of the prior grain boundary is found to be able to offset the energy costs of creating the other interfaces. The defect structures bounding the stacking faults that form inside the twin are also found to possibly have significant energetic contributions. These results suggest that both of these effects could be critical considerations when predicting twin nucleation sites in magnesium.
Benzer Tezler
- Durgun ortam tek kristal sisteminde çeşitli safsızlıkların borik asit ve boraks pentahidratın nüklei oluşumuna ve büyümesine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of various impurities on nuclei formation and growth of boric acid and borax pentahydrate in the steady single crystal system
FESİH ATKU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiSiirt ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL DEMİR
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET ŞAKİR ECE
- Yüzey yükünün kristalizasyon kinetiğine etkisi
Effect of surface change on the crystallization kinetics
ÖMER ŞAHİN
- Investigation of mechanical twinning via measurements of temperature and strain fields
Mekanik ikizlenmenin gerinim alanları ve sıcaklık ölçümleriyle incelenmesi
SEFER CAN ERMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CAHİT CAN AYDINER
- Computational and experimental investigation of the critical role of twinning on the plastic deformation of highmanganese austenitic steels and pseudoelasticity of niti shape memory alloys
İkizlemenin yüksek manganlı östenitik çeliklerin plastik deformasyonu ve niti şekil hafıza alaşımlarının süperelastisitesi üzerindeki krıtik rolünün sayısal ve deneysel incelemesi
BERKAY GÜMÜŞ
Doktora
İngilizce
2015
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DEMİRCAN CANADİNÇ
- Cu-Zn-Al, Cu-Zn-Ni ve Cu-Zn-Sn alaşımlarında mikroyapılar üzerine termal ve mekanik etkilerin incelenmesi
Investigation of mechanical and thermal effects about microstructures in Cu-Zn-Al, Cu-Zn-Ni and Cu-Zn-Sn alloys
HARUN ÇELİK
Doktora
Türkçe
2009
Fizik ve Fizik MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLHAN AKSOY