سوال ۱۰۶ کنکور ارشد مهندسی مکانیک ۱۴۰۳

اصل حاکم

تغییر شکل پلاستیک فلز عمدتاً از طریق حرکت نابجایی‌ها انجام می‌شود. افزایش استحکام به معنی دشوارترکردن این حرکت است. کارسرد و استحکام‌دهی محلول جامد هر دو چنین اثری دارند؛ بنابراین گزینهٔ ۳ درست است.

کارسرد چگالی نابجایی‌ها و برهم‌کنش آن‌ها را افزایش می‌دهد؛ نابجایی‌ها مانع حرکت یکدیگر می‌شوند. سهم آن در افزایش استحکام معمولاً با رابطهٔ تیلور بیان می‌شود:

در این رابطه $G$ مدول برشی، $b$ اندازهٔ بردار برگرز و $\rho_d$ چگالی نابجایی است. اتم‌های حل‌شونده نیز به‌سبب اختلاف اندازه یا مدول، میدان‌هایی ایجاد می‌کنند که با نابجایی‌ها برهم‌کنش دارند و حرکتشان را دشوار می‌کنند.

چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند

• ۱: بازیابی انرژی ذخیره‌شدهٔ عیوب و تنش‌های پسماند را کاهش می‌دهد؛ تبلور مجدد ساختار تغییرشکل‌یافته را با دانه‌های جدید با چگالی نابجایی کم جایگزین می‌کند. این‌ها فرایندهای نرم‌شدن در بازپخت هستند.
• ۲: کارسرد استحکام را افزایش می‌دهد، ولی تبلور مجدد پس از آن بخش زیادی از کارسختی را از بین می‌برد.
• ۴: استحکام‌دهی محلول جامد معتبر است، ولی تبلور مجدد روش دوم افزایش استحکام فلز کارسردشده نیست.

دانه‌های ریز حاصل از تبلور مجدد می‌توانند نسبت به دانه‌های درشت، استحکام ناشی از مرزدانه بیشتری ایجاد کنند؛ اما این موضوع تبلور مجدد را به فرایندی برای حفظ کارسختی تبدیل نمی‌کند.

نکتهٔ کنکوری: بررسی کنید که فرایند، موانع حرکت نابجایی را افزایش می‌دهد یا عیوب ناشی از کارسرد را حذف می‌کند.