چکیده

تبدیل فاز یا استحاله‌ی مارتنزیتی یک تبدیل فاز مرتبه اول، همراه با تغییر مکان اتم‌ها نسبت به هم و بدون رخداد پدیده نفوذ اتم‌ها درهم است که نقش مهمی در ایجاد نانو و مایکروساختارها و خواص مکانیکی در بسیاری از مواد نظیر آلیاژهای هوشمند ایفا می¬کند. در این رساله، یک مدل میدان فاز مبتنی بر الاستیسیته غیرمحلی برای تحولات فاز مارتنزیتی تک و دو ورینته ناشی از تنش و حرارت در مقیاس نانو ارائه شده است. علاوه بر کرنل¬های متداول در الاستیسیته غیرمحلی، کرنل جدیدی بر مبنای کرنل¬های اصلاح شده و دوفازی ارائه می¬گردد که در مقایسه با کرنل¬های قبلی اثر مرزی را جبران می¬کند. از روش المان محدود و کد نرم افزار کامسول برای حل معادلات کوپل الاستیسیته محلی/ غیرمحلی انتگرالی وسینتیک گینزبرگ-لاندا استفاده شده است. چندین مثال مهم تبدیل فاز ارائه شده و نتایج الاستیسیته محلی و غیرمحلی با کرنل¬های مختلف مقایسه می¬شوند. برای تک ورینت مارتنزیت در یک نمونه همگن تحت تنش یکنواخت، با در نظر گرفتن کشش سطحی کرنل دوفازی یک رشد ناهمگن غیرفیزیکی ظاهر می¬شود. در مقابلکرنل دوفازی جبران شده و مدل محلی یک رشد همگن پیش بینی می¬کند که در آن هیچ صفحه مشترک فازی ظاهر نشده است. برای ایجاد صفحه مشترک مارتنزیت-مارتنزیت، همه مدل‌ها نتایج یکسانی داشته، که زاویه بین صفحات مارتنزیتی تطابق بسیار خوبی با شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی و حل تحلیلی دارد. برای رشد جوانه مارتنزیتی، یک تکامل مشابه برای مدل محلی و کرنل دوفازی جبران رخ می¬دهد. به¬طور کلی، کرنل دوفازی جبران شده حداکثر تنش را بزرگتر از کرنل دوفازی و کمتر از مدل محلی نتیجه می¬دهد. برای ایجاد ساختار دوقلوها، هر دو کرنل منجر به تعداد بیشتری از دوقلوها می¬شوند زیرا تنش¬های کمتری را نسبت به مدل محلی ارائه و ساختارهای دوقلوی آنها یکسان است و تحت تأثیر اثر مرزی به دلیل فاصله زیاد قرار نمی¬گیرند. نسبت طول مشخصه به عرض صفحه مشترک مارتنزیت-مارتنزیت به¬عنوان یک پارامتر کلیدی در حل ساختار دوقلوها تعیین شده است.کرنل دوفازی جبران¬ شده قابلیت فائق آمدن برمسائل تقارن محوری را دارا می¬باشد. برای تبدیل فار دو ورینت مارتنزیتی در حضور ترک، علی‌رغم تکامل مشابه، کرنل دوفازی و مدل محلی به ترتیب سریع‌ترین و کندترین تبدیل‌ها و همچنین کمترین و بیشترین غلظت تنش را در نوک ترک نشان می‌دهند. نقش عمده مدل الاستیسیته غیرمحلی انتگرالی جدید در دو بخش سینتیک و مورفولوژی نانوساختارها و نیز اثر مرزیست که در مدل¬های قبلی قابل توجیه نبوده است و امکان تحلیل فیزیکی استحاله فازی مارتنزیتی و پدیده¬های مشابه در مقیاس نانو را فراهم می¬کند.

کلمات کلیدی: میدان فاز، تبدیل فاز (استحاله) مارتنزیتی، ابعاد نانو، الاستیسیته غیرمحلی، اثر مرزی،کرنل دوفازی جبران شده