بررسي اثر دما بر خواص مكانيكي Zr خالص و آلياژ Zr-1%Nb با استفاده از شبيه سازي اتمي

Study of temperature effects on mechanical properties of pure Zr and Zr-1%Nb alloy using atomic simulations

بلور زيركونيوم و آلياژZr-1%Nb به دليل ويژگيهاي خاصي كه دارند، كاربرد وسيعي در راكتورهاي هسته اي دارند. در اين پژوهش ما با استفاده از ديناميك مولكولي و استفاده از دو روش الف) ترموستات لانژون و ب) آنسامبل كانوني، تغييرات خواص مكانيكي بلور زيركونيوم و آلياژ آن با نيوبيوم ( كه هر دو داراي ساختار بلوري hcp هستند) را نسبت به دما بررسي نموده ايم. محاسبات با استفاده از كد لمپس (LAMMPS) صورت گرفته است. نتايج حاصل نشان مي دهد كه با افزايش دما، ثابتهاي كشساني نرمال كاهش مي يابند در حالي كه ثابتهاي برشي افزايش مي يابند. براي بلور زيركونيوم خالص از سه نوع پتانسيل متفاوت استفاده شده كه در هر سه مورد ثابتهاي C11، C33 و C44 با افزايش دما كاهش يافته و براي ساير ثابتهاي كشساني، با توجه به نوع پتانسيل بكار رفته، نتايج متفاوت است. براي آلياژ Zr-1%Nb از يك پتانسيل اتمي جديد استفاده شده و نتايج نشان مي دهد كه با افزودن نيوبيوم C11 و C12 كاهش يافته و C33 و C44 به ميزان كمي افزايش مي يابد و C13 تغيير چنداني نمي كند. از مقايسه نتايج محاسبات و تجربه ملاحظه مي شود كه برخي از نتايج پيش بيني شده تطابق خوبي با تجربه دارد در حاليكه ساير نتايج با تجربه فاصله دارد و علت آن ساده سازي مدلي است كه بر اساس آن پتانسيل بين اتمي بنا شده است.