Demir-krom bazlı kor-kabuk yapılı nanotellerin bazı termal ve mekanik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, iki farklı boyutta ve farklı katman kalınlıklarında Fe-Cr bazlı kor@kabuk nanotelleri silindir yapıda tasarlanmıştır. Bunların termodinamik özellikleri kanonik (NVT) istatistik topluluğunda ve mekaniksel özellikleri de izobarik (NPT) istatistik topluluğunda moleküler dinamik (MD) simülasyon yöntemi ile incelenmiştir. Çok cisimli etkileşimleri referans alan gömülü atom modeli (EAM) kullanılarak atomlararası etkileşimler tanımlanmıştır. Nanotellerin toplam enerji, ısı kapasitesi, çift dağılım fonksiyonu, Lindemann kriteri ve ortalama kare yerdeğiştirmenin sıcaklığa göre davranışı analiz edilerek erime mekanizmaların detayı incelenmiştir. Nanotellere eksenel çekme işlemleri uygulanarak, zor-zorlanma ilişkisinden akma ve çekme dayanımı, kopma uzaması, elastik modülü ve Poisson oranı gibi mekaniksel özellikleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar literatürde ilk olup, deneysel çalışmalara öncülük edecek niteliktedir.

In this thesis study, Fe-Cr-based core@shell nanowires have been designed in the cylindrical structures with two different sizes and different layer thicknesses. Their thermodynamic properties are investigated in the canonical (NVT) statistical ensemble and their mechanical properties are analysed in the isobaric (NPT) statistical ensemble by using molecular dynamics (MD) simulation method. Interatomic interactions are described by using the embedded atom model (EAM) which includes many body interactions. The melting mechanisms of the nanowires are investigated by analyzing the behaviour of the total energy, heat capacity, pair distribution function, Lindemann criteria and the mean square displacement as a function of temperature. By examining the axial pulling processes applied on nanowires, mechanical properties such as yield and tensile strengths, breaking elongation, elastic modulus and Poisson ratio are determined from the stress-strain relationship. The results obtained from this study are the first time in the literature and are expected to lead to experimental studies.