مهندسی میکرواستراکچر ها

ساختار در قالب الگوی علم مواد قرار دارد که پردازش را با ویژگیها مرتبط می کند . سلسله مرتب ساختارها که در میکرواستراکچر ها مواد وجود دارد . تنوع بسیار زیاد تنظیمات ساختاری را نشان می دهد . اغلب این تنوع به راحتی قابل دستیابی است مثلا بسادگی با تهدیدات دمایی یا با نقص های مکانیکی . بررسی روابط بین ویژگی ها و میکرواستراکچر ها برای ایجاد دامنه هدف حالت های میکرواستراکچری به کار گرفته شده است که انجام خواهد شد . به منظور دستیابی به میکرواستراکچر ها هدف مهم اینکه که کدام میکرواستراکچر چنین خاصیتی دارد یا اینکه چگونه در این فرآیند دخیل می شوند لازم است . این تصویر روی دسته ای از ابزار تمرکز دارد که باید برای رسیدن به این کنترل با هم ترکیب شوند .
۱- هندسه ۲- ترمودینامیک ها ۳- سینماتیک ها ۴- سینتیک ها
محتوای این ابزارها بطور خلاصه بازبینی می شود و کاربرد آنها در فهم بیشتر چگونگی شکل گیری میکرواستراکچر ها روشن می شود . برای درک بهتر تلاش می شود توصیف هر میکرواستراکچر تا آنجایی که امکان دارد بدون فرمن های ساده انجام شود . مطالعه میکرواستراکچر ها در این سطح و این دیدگاه از طرف و نیز در (( میکرواستراکتولوژی )) نامیده شد .
معرفی :
هندسه : توزیع فضایی و مکانی چیزها . قالب نمونه دانش مواد ، تصویر ، فرآیند سازی ساختار را تعیین می کند و ساختار ویژگی ها را . ساختار توزیع مکانی اشیاء قابل دیدن یا غیر قابل دیدن است .
محتوای علمی علم مواد بر اساس سلسله مراتب ساختار است :
ساختار هسته ای : ویژگی های هسته ای را تعیین می کند .
ساختار اتمی : از توزیع مکانی بخش های زیر اتمی تشکیل شده است .
ساختار مولکولی : این توزیع مکانی را به گروه های اتمی نیست می دهد و رفتار شیمیایی مولکول ها را تعیین می کند .
ساختار کریستال : برای فلزات ، آلیاژها ، سرامیک ها و پلیمرها توزیع مکانی اتم ها در شبکه های سه بعدی است .
ساختار الکترونیک : به عنوان توزیع مکانی چگالی احتمالی ابر الکترونی به تصویر کشیده می شود که برای اتم ها ، مولکول ها و کریستال ها تصور می شود.
ساختر نقص : در کریستال ها شامل نقاط ، خطوط و سطوح ناقص می شود
میکرواستراکچر : روی همه جنبه های رفتاری مواد تاثیر می گذارد .
ماکرواستراکچر : توزیع مکانی مواد درشتی مفید است که هدف نهایی است .
علم مواد ابتدا از فیزیک یا محتوای عقلی این ساختارها کشف و طراحی می گردد . سپس راه های بدست آوردن اطلاعات در مورد محتوا را ضمیمه و اکنون یاد گرفته تا از آن اطلاعات برای پیش بینی واکنش های مواد به فرآیند سازی استفاده کند .
در یک قطعه ماده میکرواستراکچر بخش قابل دسترس تراز همه است . از این رو برای کنترل عناصر در سلسله مراتب ساختاری مواد از همه مناسبتر است . به علاوه دسترسی به این امکان به وسیله فرآیندهای بسیار ساده به راحتی قابل انجام است . مثلا می توان با تغییر دمای ساده یک ماده به بازدید کامل میکرواستراکچر مواد پرداخت . پتانسیل وابسته برای تولید یک حالت میکرواستراکچر خاص با ویژگی های مورد نظر یکی از موارد این توانمندی است که دستیابی به آن بسیار ساده است . به همین علت میکرواستراکچر در نقطه مرکز علم قرار می گیرد .
این مقاله با نیمی از علم مواد سروکار دارد : انتخاب مواد و فرآیند سازی همراه با هدف مهندسی یک حالت میکرواستراکچر هدف .
نیمه دیگر این نوع ، ارتباط میکرواستراکچر با ویژگی و عملکرد به نحوی که طبیعت حالت میکرواستراکچر آن هدف ممکن است تعریف شود ، موضوعی با اهمیت ، فیلسوفانه و پیچیده است . اگر چه این موضوع مهم خارج از نمای کاری این مقاله است .
تجربیات گسترده با مواد خاص و اطلاعات و مهم جمع آوری شده در مورد عملکرد ترکیبات در سلسله مراتب ساختاری زمینه ای را فراهم کرد که گفته می شود می توان با طراحی میکرواستراکچر را به وجود آورد . وقتی حوزه و زمینه میکرواستراکچر هدف ،شناسایی شد ، کلید طراحی میکرواستراکچر مهم فرآیندی است که در به وجود آوردن تغییر در توزیع مکانی عناصر هندسی که یک میکرواستراکچر را می سازند را دخالت دارد .
این مقاله ابزاری که برای فهم چگونگی شکل گیری میکرواستراکچر لازم هستند را مورد بررسی قرار می دهد . Rhines توسعه این ابزار و کاربرد علمی آنها برای درک چگونگی رسیدن میکرواستراکچر حالت مورد نظر را میکرواستراکتولوژی می نامند. او بر این باور است که افراد که در مورد میکرواستراکچر مطالعه می کنند قبل از معرفی فرض های ساده شده باید با این مورد به شکل کمی برخورد کنند و تا آنجایی که امکان دارد از این ابزار استفاده کنند . این ابزار عبارتند از :
۱) مفاهیم هندسی : که حالت میکرواستراکچر را توصیف می کند . که به وسیله کاربرد استرتولوژی کمیت بخشی می شود .
۲) ترمودینامیک ها و نفوذشان در نمودارهای فاز که محتوایی که فرآیند در آن رخ می دهد را فراهم کند .
۳) سینماتیک های ساختارهای درگیر که حرکات مرزهای محلی را به تغییرات هندسی جهان مرتبط می سازد .
۴) سینتیک های فرآیندی که در سینماتیک عمل می کنند.
نقش هر یک از این ابزارها در طراحی فرآیند بررسی خواهد شد . البته ابزاری که بیشترین کاربرد را در طراحی میکرواستراکچر دارد میکروسکوپ می باشد که ممکن است TEM,SEM میکروسکوپ روشن یا انواع دیگر این وسیله باشد که تصاویری از میکرواستراکچر ها در اختیار ما می گذارد .
برای طراحی فرآیند اولین تصمیمی که باید گرفته شود دسته بندی شیمیایی مواد است .این تصمیم اولیه دامنه وسیعی از متغیرها از همه انتخابها را در بر می گیرد که در طراحی میکرواستراکچر به آن نیاز است . چه تعداد عنصر ، چه عناصری ، و چه مقدار از هر کدام تاثیر بسیار مهمی روی امکانات بعدی دارد . همه ترکیبات در سلسله مراتب ساختار مواد ابتدا به وسیله لیست عناصر موجود و میزان نسبی آنها برای ساختن مواد ، محدود می شوند نهایتا این عناصر از خاک زمین جمع آوری می شوند . فرآیندهای بسیار پیچیده و علمی که سنگهای معدنی را به مواد تبدیل می کنند فراتر از زمینه پرداخته شده در این مقاله است . موضوع مورد نظر ما روی شکل گیری ساختاری در استحکام بخشی و حالت جامد حاصل از آن متمرکز است .

تعداد صفحات : ۸۳
نوع فایل : ورد ۲۰۰۳ (.doc)