Tid og sted for prøveforelesning
Bedømmelseskomité
- Professor William A. Curtin, EPFL, Sveits
- Professor II Trond Furu, Norsk Hydro ASA
- Professor Anders Malthe-Sørenssen, Universitetet i Oslo
Leder av disputas
Førsteamanuensis Helge Balk, Universitetet i Oslo
Veileder
- Are Strandlie, Høgskolen i Gjøvik
- Ole Martin Løvvik, SINTEF Materials and Chemistry, Oslo
- Sverre Gulbrandsen-Dahl, SINTEF Raufoss Manufacturing
Sammendrag
Ved bruk av atomære modeller og kvantemekaniske beregningsmetoder har jeg i dette arbeidet studert en type herdepartikler (såkalte presipitater) i aluminiumslegeringer. Den økte forståelsen og kjennskapen dette studiet har gitt om bl.a. presipitatenes kjemiske sammensetning og tøyningsfeltene rundt presipitatene kan bane veien for å designe optimaliserte legeringer i fremtiden.
Lette og sterke materialer er ettertraktet i dagens moderne samfunn med tanke på energi- og miljøhensyn. I så måte spiller aluminium en svært viktig rolle, og forskning på aluminiumslegeringer er viktig med tanke på at man ønsker å finne nye anvendelser for fremtiden. En av de aller mest anvendte legeringene vi har i dag er aluminium-magnesium-silisium (Al-Mg-Si), som bl.a. brukes i både biler, fly og båter. Disse legeringene blir radikalt forsterket gjennom dannelse av presipitater i legeringen under varmebehandling. Presipitatene er nålformede, og er typisk 50-100 nm lange og rundt 5 nm tykke. Ved å lage atomistiske modeller av presipitatene og deretter utføre beregninger basert på kvantemekaniske lover (såkalt tetthetsfunksjonalteori) ved hjelp av superdatamaskiner, har jeg bl.a. simulert tøyningsfeltene som dannes i aluminiumen som omgir presipitatene, mens jeg har brukt energiberegninger til å forutsi presipitatenes kjemiske sammensetning. Den atomistiske modellen som ble brukt inkluderer et helt tverrsnitt av et presipitat omgitt av aluminium, og er dermed mer realistisk enn hva som er brukt tidligere.
Beregningene viser tydelig at det er energetisk gunstig, og dermed høyst sannsynlig, at aluminium er til stede i presipitatstrukturen. Tidligere har man trodd at disse presipitatene kun bestod av magnesium og silisium. Denne kunnskapen kan brukes til å «skreddersy» mengdeforholdet av Mg og Si i legeringen, slik at de ønskede mekaniske egenskapene til legeringen kan optimaliseres. Videre ble de simulerte tøyningsfeltene funnet å ha en rekkevidde på ca. 1 nm ut fra grenseflatene til presipitatene. Styrken og rekkevidden til tøyningsfeltene forteller noe om hvor effektive presipitatene er i å forsterke legeringen. Sammenlikninger av disse tøyningsfeltene viser godt samsvar med tøyninger simulert i en tilsvarende klassisk, kontinuumsmekanisk modell. Dette viser at atomistiske modeller av presipitater kan kombineres med klassiske modeller og dermed anvendes i multiskala-modellering, som igjen kan brukes til å studere partikler og vekselvirkninger på mikrometer-skala og oppover. Her vil nemlig beregninger med rene atomistiske modeller kreve mer regnekraft enn selv de kraftigste superdatamaskinene vi i dag har tilgang på, kan yte
For mer informasjon
Kontakt ekspedisjonskontoret:
e-post: ekspedisjon@fys.uio.no
Telefon: 22 85 64 28