یکی از راههای افزایش خواص مکانیکی سوپرآلیاژهای پایه نیکل از طریق کنترل ساختار مرزدانه بخصوص مرز دوقلویی حاصل می شود، بنابراین درک نقش مرز دوقلویی در خواص مکانیکی و تغییرشکل می تواند به استراتژی های مهندسی مرز دانه با هدف افزایش خواص مکانیکی سوپرآلیاژهای پایه نیکل کمک کند. برای این مهم در این پژوهش، یک مدل دینامیک مولکولی برای شبیه سازی فرآیند بارگذاری کششی سوپرآلیاژ پایه نیکل استفاده شده است. در این پژوهش با معرفی مدلسازی نوآورانه مرز دوقلویی بیندوفازی در سوپرآلیاژ پایه نیکل، که برای اولین بار در جهتگیریهای مختلف موازی، مایل، عمود قرار گرفته، و تحت تأثیر دما و نرخ کرنش بررسی شده، به یک دستاورد علمی جدید دست یافته است. اثرات جهتگیریهای مختلف مرز دوقلویی، دما و نرخ کرنش بر روی خواص مکانیکی و مکانیزمهای ایجاد و لغزش نابجایی ها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که مرز دوقلویی عمود به جهت بارگذاری استحکام کششی سوپرآلیاژ پایه نیکل تک کریستالی را بهبود می بخشد، در حالی که مرز دوقلویی موازی و مایل استحکام کششی ماده را تضعیف می کنند. نتایج نشان میدهد که لغزش نابجاییها در ماتریس و رسوب در امتداد صفحه {111} رخ میدهد و زمانی که مرز دوقلویی موازی و عمود بر جهت بارگذاری است، صفحات لغزش به مرز دوقلویی مایل هستند و روند لغزش نابجایی توسط مرز دوقلویی محدود می شود اما زمانی که مرز دوقلویی مایل به جهت بارگذاری باشد، نابجایی ها عمدتاً به تدریج به موازات مرز دوقلویی لغزش کرده و موجب تغییرشکل دوقلویی و مهاجرت مرز دوقلویی خواهند شد مرز دوقلویی باعث تغییر چقرمگی ماده شده که مرز دوقلویی مایل بیشترین و مرز دوقلویی عمود کمترین چقرمگی را دارند. همچنین با افزایش دما مدول یانگ نمونه ها در تمام جهت گیری های مرز دوقلویی کاهش می یابد اما با افزایش نرخ کرنش این پارامتر تقریباً در تمامی نمونه ها ثابت باقی می ماند. همچنین برای همه آزمایش ها با افزایش دما در نمونه ها، کاهش در تنش تسلیم، کرنش تسلیم و تنش نهایی نمونه نسبت به نمونه در دمای 300 کلوین رخ داده و اما کرنش نهایی افزایش می یابد. برای همه نمونه ها با افزایش نرخ کرنش، تنش و کرنش تسلیم و تنش و کرنش نهایی نمونه ها افزایش می یابند. همچنین افزایش دما نیز تاثیر منفی بر چقرمگی نمونه ها دارد. افزایش نرخ کرنش موجب افزایش چگالی نابجایی ها در ناحیه تغییرشکل پلاستیک در تمام نمونه ها شده است. مرز دوقلویی مایل در دماها و نرخهای کرنش مختلف بیشترین چگالی نابجایی اولیه را در نمونه ایجاد کرده است. همچنین، برای مرز دوقلویی موازی، تحت تاثیر دما و نرخ کرنش شروع، رشد ترک و شکست نهایی در امتداد سطح مشترک فازی اتفاق افتاده است. برای مرز دوقلویی مایل و عمود نیز، تحت تاثیر دما و نرخ کرنش شروع، رشد ترک و شکست نهایی غالبا در امتداد مرز دوقلویی بوده اما در نرخ کرنش بالا، فصل مشترک فازی ناحیه بالا نیز به این مکانیزم اضافه شده است. در نهایت، نتایج این پژوهش نشان داد که مرز دوقلویی میتواند برای افزایش چقرمگی (جهتگیری مایل) یا استحکام (جهتگیری عمود) در سوپرآلیاژها مورد استفاده قرار گیرد.
