A Numerical Modeling Approach for Transformation-Induced Failures
No Thumbnail Available
Date
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Saudi Digital Library
Abstract
التحولات في الطور تأخذ تأثيرا مهما في السلوك الميكانيكي للمواد. وفي بعض الأحيان تعزز هذه التحولات بعمليات إنتشار الجزيئات الكميائية من البيئة المحيطة.فى هذه الرسالة تم التركيز على حالتين لتوقع التغير فى الطور عن طريق الإنتشار هما التآكل الساخن لطلاء الجدار الحرارى (TBCs) و إنتشار النيتروجين فى الحديد. نتيجة لإنتشارأوكسيد الفناديوم (V2O5)، تحولت الزيركونيا من الطور الآحادى الى الطور الرباعى خلال التأكل الساخن لطلاء الجدار الحرارى. نتيجة للزيادة الحجمية بمقدار 4-5% المصاحبة للتحول تكونت إجهادات عالية فى مادة الزيركونيا (الطبقة الخارجية) هذه الإجهادات سببت الفشل الميكانيكى. وبالمثل، فإن تشكيل طبقة الإنتشار والطبقة المركبة خلال مرحلتي إنتشار النيتروجين فى قالب الحديد(AISI H 13) نتج عنه تكوين و نمو الاجهادات المتبقية نتيجة عدم للزيادة الحجمية و الفرق في الخصائص الميكانيكية لأطوار الترافق.نتيجة للأجهادات العالية المتبقية وبالأخص فى اركان قوالب الألمونيوم المستخدمة فى البثق أدت الى هشاشة القالب. وفي النهاية إلى إنهيار القالب. في هذه الدراسة الحالية، قدرت حركية التطور الجزئي التركيبى خلال التحولات المذكورة آنفاً باستخدام نموذج مجال الطور(PFM) المدمج مع المرونة والذي تم تقييمه بالمقارنة مع النتائج المعملية. ايضا تم توقع اجهادات الانهيار خلال تحولات الطور بدقة. وقد استخدمت في هذه الدراسة ايضا النسخة التجارية من برنامج العناصر المحددة (finite element package, COMSOL Multi-physics 4.3) لتنفيذ النموذج العددي. وقد أثبتت النتائج فعاليةالنموذج في تحليل إجهادات التحول المسببة للإنهيار.