مدل سازی الگوها و ساختارها در اندازه نانو با استفاده از مدل میدان فاز

ریزساختارها ناهمگنی های ساختاری و ترکیبی هستند که در هنگام تولید مواد رخ می دهند. به علت طبیعت غیرخطی و پیچیده تحول ریزساختارها، روش های عددی اغلب به کار گرفته شده اند. اخیرا روش میدان فاز به عنوان یک روش محاسباتی قدرتمند برای مدل سازی و پیش بینی تحول ریزساختار و مورفولوژی در مواد به کار رفته است. از این مدل می توان برای توصیف میدان های تنش در کامپوزیت های حاوی نانولوله ها و نانومیله ها استفاده کرد. در این پژوهش در ابتدا تحول ریزساختار های تحت کرنش و سپس تحول سطح لایه های غیر هم خانواده در هنگام فرایند بازپخت در ابعاد نانو با استفاده از مدل میدان فاز مطالعه شده است. در این پژوهش روش نیمه ضمنی تبدیل فوریه برای انجام شبیه سازی استفاده شده است. مزیت این روش نسبت به روش های عددی دیگر این است که برای دقتی مشخص، نیازمند تعداد نقاط شبکه کمتر می باشد، همچنین رفتار نیمه ضمنی به ما این امکان را می دهد تا به صورت قابل ملاحظه ای از اندازه گام های زمانی بزرگ تر استفاده کنیم در حالی که دقت بالا باقی می ماند. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که تحول پروفایل سطح شدیدا وابسته به توزیع تنش است. در شبیه سازی مربوط به تحول ریزساختار های تحت کرنش بسته به جهت ناهمسانگردی الاستیک، چیدمان هندسی متفاوت خواهد بود. شبیه سازی تحول لایه های غیر هم خانواده نشان می دهد که در ابتدای فرایند بازپخت سطح ناهموار می شود. سپس این ناهمواری ها به صورت جزیره هایی شکسته می شوند. فرایند زبرشدن ادامه می یابد و جزیره های بزرگ تر رشد یافته در حالی که جزیره های کوچک تر ناپدید می شوند.