| dc.description.abstract | «Deformasjoner som en ser når metall bøyer seg, er en kollektiv bevegelse av små linjedefekter i atomstrukturen.»
Dette sitatet oppsummerer temaet til doktorgradsarbeidet som handler om hvordan atomer i aluminium oppfører seg når materialet utsettes for eksterne påkjenninger og hva som er årsaken til den høye relative styrken til aluminium. Aluminium i seg selv er nemlig svært mykt, og er ikke egnet til strukturell anvendelse i ren form.
Aluminium kan oppnå helt nye egenskaper ved å tilsette ulike kombinasjoner av legeringselementer og kan til og med måle seg med den høye relative styrken til stål. Noen eksempler på vanlige legeringselementer er: magnesium, kobber, silisium og sink.
Målet med arbeidet er å koble simuleringer på nanonivå til kontinuumskala. Linjedefektene nevnt ovenfor er kalt dislokasjoner, og for å forstå disse, trengs modeller av atomstrukturen til aluminium. Dislokasjoner er årsaken til at metaller kan bøyes, og har derfor en stor makroskopisk påvirkning beskrevet av kontinuumsmekanikk. Kombinasjonen av både atomistisk og kontinuum beskrivelse, gjør dislokasjoner utrolig utfordrende å modellere.
Dislokasjonene kan påvirkes av ulike urenheter i aluminiumslegeringen som er med på å hindre plastisk tøyning. For eksempel, dersom en dislokasjon beveger seg gjennom et område med høy konsentrasjon av elementer i fast løsning, så er det visse konfigurasjoner som vil være mer energisk gunstig for dislokasjonen å befinne seg i. Dette gjør at dislokasjonen blir værende, selv under ytre spenninger. Dislokasjoner kan også stoppes av større hindre som dannes i strukturen, slik som presipitater. Presipitater er oppsamling av legeringselementer, som felles ut som partikler i aluminiumsstrukturen. Disse urenhetene er svært viktig for egenskapene, og er grunnleggende for å oppnå mekanisk styrke i varmebehandlede legeringer.
I dette arbeidet har fokuset vært på de ulike defektene som er med på å kontrollere egenskapene til aluminium, spesielt rettet mot styrken. Forståelsen for bevegelsene og samhandlingen til disse defektene er med på å bidra til at industrien kommer nærmere målet om å digitalt konstruere skreddersydde aluminiumlegeringer, tilpasset spesifikke formål.
Denne avhandlingen gir en solid innføring i atomistisk simulering av aluminium, slik at nye studenter kan dra nytte av den forståelsen stipendiaten har opparbeidet seg. Aluminiumsindustrien kan også dra nytte av denne avhandlingen, ettersom den kan gi forståelse for noen av de grunnleggende mekanismene som ligger bak høyere skala modeller. Fra et miljøperspektiv, så vil samfunnet ta fordel av at flere datamodeller blir utviklet, for å erstatte tidkrevende og destruktive materialtester. | en_US |
