سمینار کارشناسی ارشد مهندسی مواد: بررسی تاثیر عملیات ذوب در خلا بر ریزساختار

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی مواد – شناسایی، انتخاب و روش ساخت مواد

عنوان:

بررسی تأثیر عملیات ذوب در خلأ بر ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد رسوب سخت شونده حاوی نیکل، تنگستن و تیتانیم

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

فولادهای پرآلیاژ رسوب سخت شونده حاوی نیکل، کبالت، تنگستن، تیتانیم و آلومینیوم، فولادهای فوق مستحکم با چقرمگی شکست بالا هستند. به دلیل حساسیت زیاد این فولادها به حضور ناخالصی ها، بررسی تأثیر تصفیه به وسیله فرآیند ذوب مجدد در خلأ (VAR)، بر خواص مکانیکی آنها ضروری می باشد. لذا در این پژوهش، تأثیر عملیات ذوب در خلأ بر ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد فوق الذکر مورد بررسی قرار گرفته و با فولاد تولید شده به وسیله کوره القایی تحت خلأ (VIM) مقایسه شده است. فولادهای تولید شده به روش های VIM و VAR، در شرایط ریختگی و همگن سازی – نورد گرم – آنیل – پیرسازی تحت آزمون های مختلف قرار گرفتند. در تحقیق حاضر بررسی ریزساختار و مشخصه های آخال ها توسط میکروسکوپ نوری مجهز به نرم افزار تصویری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به سیستم آنالیز EDS انجام شد و نقشه های توزیع عنصری (MAP) عناصر مختلف تهیه شدند. آنالیز ترکیب شیمیایی عناصر و گازها توسط دستگاه های کوآنتومتری و آنالیزگر گازها انجام گرفت. همچنین آزمایش های مختلف چگالی سنجی، کشش و ضربه بر روی نمونه ها صورت پذیرفت. نتایج حاصل از بررسی ها نشان داد که انجام فرآیند VAR موجب کاهش میزان کربن، گوگرد، اکسیژن، نیتروژن، و هیدروژن در فولاد شده و تلفات اندکی در میزان تیتانیم و آلومینیم را در پی دارد. این فرآیند باعث کاهش تعداد، اندازه و کسر حجمی آخال ها و افزایش درصد کرویت آنها می شود. در مجموع فرآیند تصفیه توسط VAR موجب افزایش قابل ملاحظه چگالی، انرژی مقاومت به ضربه، درصد کاهش سطح مقطع و درصد افزایش طول و همچنین سبب کاهش جزئی در سختی، استحکام تسلیم و استحکام کششی نمونه ها شده است. انجام عملیات نورد گرم بعد از فرآیند ریخته گری و تصفیه در کوره های VIM و VAR باعث افزایش تعداد آخال ها و کاهش اندازه، کسر حجمی و میزان کرویت آنها گردیده است. همچنین این عملیات باعث افزایش قابل ملاحظه سختی، استحکام تسلیم و استحکام کششی و افت زیاد انرژی مقاومت به ضربه، کاهش سطح مقطع و درصد افزایش طول می شود.

مقدمه

فولادهای رسوب سخت شونده، گروهی از فولادهای فوق مستحکم با چقرمگی شکست بالا هستند که مهمترین عناصر آلیاژی آنها نیکل، کبالت، مولیبدن، تیتانیم، تنگستن و آلومینیم بوده و میزان کربن و عناصر ناخالصی در آنها بسیار کم می باشد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

پایان نامه تولید آلیاژ نانوساختار یوتکتیکی آلومینیوم و سیلیسیوم توسط فرآیند آلیاژسازی مکانیکی

دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

دانشکده مهندسی و علم مواد

پایان‌نامه کارشناسی ارشد

گرایش شناسایی، انتخاب و روش ساخت مواد مهندسی

عنوان:

تولید آلیاژ نانوساختار یوتکتیکی آلومینیوم- سیلیسیوم توسط فرآیند آلیاژسازی مکانیکی برای لحیم­کاری سخت قطعات مورد استفاده در صنایع هوایی

استاد راهنما:

دکتر حمید خرسند

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده:

برای تهیه نانوساختار یوتکتیک آلومینیوم- سیلیسیوم به عنوان فلز یا آلیاژ پرکننده برای لحیم­کاری سخت آلیاژ تیتانیوم از روش آلیاژسازی مکانیکی استفاده شد. فرآیند لحیم­کاری با اعمال یک فلز یا آلیاژ مذاب به عنوان پرکننده به سطوح اتصال موجب تشکیل پیوند متالورژیکی (نفوذی) می­­گردد. آلیاژسازی مکانیکی یک تکنیک تولید پودر است که اجازه می­دهد تا مواد همگن شکل گیرد. مطابق تحقیقات انجام شده این روش به دلیل مزایایی نسبت به روش‌های دیگر، برای تولید آلیاژ نانوساختار زمینه آلومینیومی مناسب می­باشد. پارامترهای مختلفی از جمله زمان در این فرآیند تأثیرگذار است و برای آن­که از اکسیداسیون پودرها در حین فرآیند جلوگیری شود فرآیند آلیاژسازی مکانیکی تحت گاز خنثی (آرگون) انجام گرفت. همچنین به منظور تهیه نمونه بالک از روش پرس‌گرم برای فشرده‌سازی پودرها استفاده شد. فرآیند آلیاژسازی مکانیکی در زمان­های 5، 15، 30 ، 45 و 60 ساعت با نسبت وزن گلوله به پودر 10:1 انجام شد. برای تعیین زمان رسیدن به نانوساختار و خواص ساختاری زمینه پودر تولیدی، آزمایش‌های پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) مورد بررسی قرار گرفت. با برش نمونه بالک، قرص­هایی با ضخامت 7/0 میلی­متر به عنوان آلیاژ پرکننده تهیه شد. نتایج XRD نشان­دهنده آن است که در محدوده 45 ساعت کریستال­ها به نانوساختار (nm 764/44) رسیده­اند و نتایج SEM نشان­دهنده آن است که ذرات Si در زمینه Al به صورت همگن پراکنده شده است. فرآیند لحیم­کاری با درنظر گرفتن 4 دما و زمان مختلف انجام شد و در دمایC 750 به مدت min30 به کمک کوره مادون قرمز تحت گاز آرگون خالص اتصال Ti-6Al-4V با آلیاژ پرکننده یوتکتیک برقرار شد و مشاهدات ریزساختار اتصال تمیز و نفوذ متالورژیکی و همچنین آزمون میکروسختی، سختی برابر 58/76 ویکرز را نشان­ می­دهد.

فصل اول: مقدمه

لحیم‌کاری از کهن‌ترین فرآیندهای اتصال فلزات و مواد است که جنبه‌های علمی و فنی آن همواره مورد توجه متخصصین متالورژی و علم مواد بوده است.

این روش یکی از روش‌های انجام اتصال است که با اعمال یک فلز یا آلیاژ پرکننده[1]به عنوان ماده واسط به سطوح اتصال موجب تشکیل پیوند متالورژیکی بین اجزای اتصال می­شود. به دلیل کمتر بودن دمای لحیم‌کاری نسبت به فلز پایه، پدیده اکسید شدن فلز پایه رخ نمی­دهد. واکنش بین فلز پرکننده مذاب و اجزای جامد منجر به تشکیل پیوند در لایه نازکی از سطوح اتصال می­شود.

بطور کلی فرآیند لحیم‌کاری به دو بخش لحیم‌کاری نرم و لحیم‌کاری سخت تقسیم می­شود که وجه تمایز آن‌ها در دمای ذوب آلیاژ پرکننده می­باشد، بدین صورت که اگر دمای کاری کمتر ازC 450 باشد، فرآیند لحیم‌کاری نرم و اگر بیشتر ازC 450 باشد، فرآیند لحیم‌کاری سخت نام‌گذاری می­شود.

لحیم‌کاری سخت نیز به عنوان یکی از روش‌های ایجاد اتصال دائمی برای گستره وسیعی از مواد است. موانع اصلی برای پیوند مستقیم بین دو فلز متفاوت با روش جوشکاری می­تواند تفاوت در ضریب انبساط حرارتی، ایجاد فازهای ترد، کاهش مقاومت به خوردگی، کاهش چقرمگی در دمای پایین و ترک انجمادی باشد. لذا معمولاً برای این­گونه اتصالات نمی­توان از جوشکاری ذوبی استفاده کرد. امروزه از روش لحیم‌کاری در کوره تحت خلأ یا اتمسفر خنثی، به طور گسترده‌ای در صنایع هوا – فضا و صنعت خودروسازی استفاده می­شود.

امروزه در صنایع مختلف مانند صنایع خودرو و نظامی نیاز به مواد با استحکام بالا و روش تولید آسان و ارزان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می­باشد. همچنین با توجه به تحقیقات صورت گرفته در طی سال­های گذشته مشخص گردیده که آلومینیوم پتانسیل قابل توجهی برای کاربرد عملی در صنایع گوناگون را دارد و به دلیل مزایای آن نسبت به فولاد، وزن سبک (یک سوم فولاد)، خاصیت انعطاف‌پذیری بیشتر و نقطه ذوب کمتر مورد توجه قرار گرفته است. از این‌رو تلاش‌های زیادی در توسعه خواص آلومینیوم انجام گرفته است.

مشکل اصلی آلیاژهای آلومینیوم تریبولوژی ضعیف و پایداری حرارتی کم آن­ها می­باشد. حضور ذرات سرامیکی تقویت­کننده نانومتری در ساختار می­تواند با ایجاد مانع بر سر حرکت نابجایی­ها، این آلیاژها را برای کاربردهای سایشی و دمای بالا مناسب سازد. پودرهای نانو آلومینیوم به طور گسترده به دلیل کاربرد به عنوان اصلاح نرخ سوخت، مواد افزودنی، مواد منفجره و مایکروسیستم پرانرژی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور ابتدا تولید آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیوم مورد بررسی قرار گرفت.

تحقیقات نشان داده است، روشی مناسب برای تولید نانوساختار روش آلیاژسازی مکانیکی است زیرا رسیدن به یکنواختی پودرها آسان‌تر است. این روش سبب تولید مواد همگن از مواد اولیه پودری عنصری و یا آلیاژی می­شود. کاربردهای عمده این روش در تولید ساختارهای آمورف، تولید آلیاژهای تقویت شده با اکسیدها[2]، ترکیب‌های بین­فلزی، پودرهای آلیاژی، نانوکریستال‌ها و نانوکامپوزیت‌ها (زمینه فلزی و سرامیکی) می­باشد. سپس به منظور تهیه آلیاژ پرکننده برای لحیم­کاری، پودرها با روش پرس­گرم[3]فشرده­سازی شدند. آلیاژهای آلومینیوم حاوی سیلیسیوم به عنوان آلیاژی اصلی به علت سیالیت زیاد که ناشی از وجود ذرات Si است، شناخته شده است. سیلیسیوم ضریب انبساط حرارتی را کاهش می­دهد [1-4].

انرژی ضربه گلوله‌ها در هر برخورد اثر مشخصی بر مورفولوژی، اندازه دانه‌ها و کرنش شبکه دارد. در این تحقیق بهترین شرایط برای سنتز آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیوم مورد استفاده به عنوان پرکننده لحیم­سخت آلیاژ تیتانیوم، آلیاژسازی مکانیکی معرفی شد. با مطالعه و بررسی تحقیقات مشابه انجام شده با تحقیق حاضر، زمان مناسب برای تهیه نانوساختار یوتکتیک آلومینیوم- سیلیسیوم، تعیین شد.

در این تحقیق، پودر آلومینیوم- سیلیسیوم به روش آلیاژسازی مکانیکی در زمان­های 5، 15، 30، 45 و 60 ساعت تهیه شد. زمان کار با حرکت معکوس به مدت 1 ساعت و 30 دقیقه زمان استراحت به منظور کاهش دمای محفظه­ها در نظر گرفته شد [5-7].

با انجام آنالیزهای XRD و SEM، مشخص شد در 45 ساعت ساختار نانو حاصل شد و به عنوان فیلر برای لحیم­کاری سخت آلیاژ تیتانیوم استفاده شد. در فصل دوم این پژوهش به مطالعه تحقیقات انجام گرفته توسط سایرین در خصوص تهیه پودر نانوساختار به روش آلیاژسازی مکانیکی، معرفی این روش و نیز پارامترهای موثر در لحیم­کاری سخت پرداخته شد. در فصل سوم بعد از بررسی مواد اولیه و تجهیزات استفاده شده، روش­های مورد استفاده برای انجام این تحقیق بیان شده است. در فصل چهارم نتایج آزمایش‌ها و تحلیل­ها ارائه گردید. نهایتاً در فصل پنجم این تحقیق، به نتیجه‌گیری و ارائه پیشنهادها پرداخته شد.

فصل دوم: مروری بر منابع

1-2- معرفی سیستم آلومینیوم- سیلیسیوم

مدت بسیاری است که آلومینیوم و آلیاژهای آن توجه زیادی را به خود جلب کرده است. آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم به دلیل خواص عالی مانند نسبت استحکام به وزن بالا و استحکام مناسب در صنایع مختلف مانند صنایع هوافضا و خودروسازی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. این امر به دلایل مزایایی است که آلومینیوم و آلیاژهای آن در مقایسه با فلزات دیگر دارند. این مزایا عبارتند از:

1- دانسیته پایین در حدود 7/2

2- قیمت ارزان نسبت به دیگر فلزات سبک مانند منیزیم و تیتانیوم

3- مقاومت به خوردگی مناسب

4- شکل پذیری مناسب

تمام این موارد باعث شده است که آلومینیوم و آلیاژهای آن در صنایع بسیاری مانند اتومبیل‌سازی، هوافضا و دفاعی مورد استفاده قرار گیرند. ساختارهای آلومینیوم و سیلیسیوم به ترتیب مکعب با سطوح­مرکزدار[1]و الماسی[2]می­باشند. آلیاژهای آلومینیوم حاوی سیلیسیوم به عنوان آلیاژی اصلی به علت سیالیت زیاد که ناشی از وجود سیلیسیوم است، شناخته شده است همچنین سیلیسیوم ضریب انبساط حرارتی را کاهش می­دهد [8].

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

پایان نامه اثر عملیات حرارتی پیرسازی بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ نیکل تیتانیم غنی از نیکل-5.57 درصد وزنی نیکل

دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

پایان نامه جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد در رشته

مهندسی مواد، گرایش روش شناسایی و انتخاب مواد مهندسی

عنوان پایان نامه

اثر عملیات حرارتی پیرسازی بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ نیکل تیتانیم غنی از نیکل-5/57 درصد وزنی نیکل

 

استاد راهنما: دکتر علی شکوه­فر

نگارش: پوریا موحد

زمستان 88

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

 

چکیده:

آلیاژ های نیکل تیتانیم به خاطر خواص ترمومکانیکی، سوپرالاستیکی و حافظه داری ویژه ای که دارند، از شهرت زیادی برخوردارند. این آلیاژها به دلیل دارا بودن مقاومت به خوردگی بالاو سازگاری خوب با بدن، کاربرد گسترده ای در مصارف پزشکی مانند سیم های ارتودنسی و تجهیزات اورتوپدی و جراحی پیدا کرده اند. در سال های اخیر توسعه و رشد کاربردهای آلیاژهای نیکل تیتانیم در موارد صنعتی و تجاری نیز دیده می شود. قاب های عینک، آنتن تلفن همراه، پوشش سیل کننده فشار بالا در انژکتور سوخت دیزلی و محافظ باتری لیتیم از موارد این کاربردها هستند.رفتار حافظه داری گرمایی و مکانیکی در این آلیاژها بستگی مستقیم به استحاله مارتنزیتی آنها دارد. آلیاژهای نیکل تیتانیمی که بیش از 55 درصد وزنی نیکل دارند در طول پیرسازی رسوبات Ni4Ti3، Ni3Ti2 و Ni3Ti ایجاد می کنند. ذرات رسوب حاصل و تغییرات ترکیب شیمیایی زمینه، تاثیر زیادی بر استحاله مارتنزیتی و خواص مکانیکی آلیاژ دارند. هر رسوبی در آلیاژ غنی از نیکل برای ایجاد شدن، محدوده دمایی و زمانی خود را دارد. بنا براین می توان پیرسازی را به نحوی انجام داد که خواص مکانیکی و خواص حافظه داری مورد نظر حاصل شود. در این پروژه، اثر دما و زمان پیرسازی بر ریز ساختار و خواص مکانیکی آلیاژ نیکل تیتانیم با 5/57 درصد وزنی نیکل بررسی شد. به این منظور پس از ریخته گری آلیاژ مورد نظر و تهیه شمش، ابتدا به بررسی دما و زمان مناسب همگن سازی پرداخته شد که دمای oC1100 و زمان 4 ساعت برای این منظور انتخاب گردید. سپس شرایط بهینه عملیات محلولی بررسی گردید که در این حالت دمای oC1100 و زمان 1 ساعت نتیجه مطلوب را حاصل کرد. محدود دمایی 400 تا oC700 به عنوان محدوده دمایی عملیات پیرسازی انتخاب گردید و نمونه ها در زمان های 5/0، 1، 8 و 16 ساعت تحت عملیات پیرسازی قرار گرفتند. استحکام نهایی بهینه به همراه داکتیلیته مناسب در دمای oC 500 و زمان 16 ساعت حاصل شد. بررسی نتایج سختی نشان می دهد که با افزایش زمان عملیات حرارتی سختی نمونه ها کاهش یافته است و همچنین سختی نمونه های عملیات محلولی شده به دلیل ایجاد زمینه فوق اشباع از نیکل، بالاتر است.

کلمات کلیدی: آلیاژ نیکل تیتانیم غنی از نیکل، پیر سازی، خواص مکانیکی، استحاله مارتنزیتی، همگن سازی

فهرست مطالب

فصل اول مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………1

فصل دوم مروری بر منابع…………………………………………………………………………………………………………..4

1-2 تاریخچه و کاربرد…………………………………………………………………………………………………..5

2-2 ذوب و ریخته گری آلیاژ NiTi……………………………………………………………………………….6

3-2 فازهای ثانویه در آلیاژهای NiTi غنی از Ni……………………………………………………………..7

4-2 رسوب Ni4Ti3 …………………………………………………………………………………………………..12

5-2 عملیات حرارتی(پیرسازی) …………………………………………………………………………………..15

1-5-2 مقدمه ای بر وجود فاز R……………………………………………………………………..15

2-5-2 استحاله فازی مارتنزیتی دو مرحله ای و سه مرحله ای……………………………..16

3-5-2 توضیحات ریز ساختاری و کریستالوگرافی……………………………………………….20

6-2 بررسی خواص مکانیکی………………………………………………………………………………………..23

1-6-2 خاصیت سوپرالاستیکی………………………………………………………………………….23

2-6-2 اثر حافظه داری…………………………………………………………………………………..24

3-6-2 بررسی رفتار سوپر الاستیسیته آلیاژ NiTi55…………………………………………..30

4-6-2 اثر دمای پیرسازی بر تنش تسلیم…………………………………………………………….36

5-6-2 اثر اندازه رسوبات بر رفتار تنش-کرنش………………………………………………….37

6-6-2 سختی در آلیاژ های NiTi غنی از نیکل………………………………………………….39

1-6-6-2 سختی در آلیاژ های NiTi غنی از نیکل………………………………….39          2-6-6-2 اثر عملیات حرارتی برروی سختی………………………………………….39

فصل سوم روش انجام آزمایش………………………………………………………………………………………………….42

    1-3 ریخته گری………………………………………………………………………………………………………….43

2-3 عملیات همگن سازی و محلول سازی…………………………………………………………………….46

3-3 تست DSC ……………………………………………………………………………………………………….47

4-3 نورد……………………………………………………………………………………………………………………48

5-3 نمونه سازی…………………………………………………………………………………………………………49

6-3 عملیات حرارتی……………………………………………………………………………………………………49

7-3 بررسی ریزساختاری……………………………………………………………………………………………..52

8-3 تست کشش و سختی……………………………………………………………………………………………52

فصل چهارم نتایج و بحث…………………………………………………………………………………………………………54

1-4 همگن سازی و بررسی ریزساختاری……………………………………………………………………….55

1-1-4 اثر محیط سرد کنندگی بر رفتار استحاله ای………………………………………………66

2-4 محلول سازی……………………………………………………………………………………………………….68

3-4 سختی نمونه های همگن شده و عملیات محلولی شده………………………………………………70

4-4 عملیات حرارتی پیرسازی………………………………………………………………………………………73

5-4 سختی……………………………………………………………………………………………………………….105

5- نتیجه گیری و پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………..108

پیوست1: لیست مقالات ارائه شده……………………………………………………………………………………………111

مراجع و مآخذ…………………………………………………………………………………………………………………….. 112

چکیده انگلیسی…………………………………………………………………………………………………………………… 115

فهرست شکل ها

شکل1-2 دیاگرام دیاگرام فازی آلیاژ دوتایی NiTi ………………………………………………………………………9

شکل2-2 دیاگرام TTT آلیاژ NiTi52 …………………………………………………………………………………….11

شکل3-2 تصویر الکترونی رسوبات Ni4Ti3 در آلیاژ Ti-51Ni پیرشده در k773 برای ks540………12

شکل4-2 توزیع همگن رسوبات Ni4Ti3 (براساس تعداد ذرات بر واحد حجم) بعد از 1 ساعت پیرسازی همراه با تنش در oC500 و MPa8. نواحی مرز دانه و داخل دانه توسط مونتاژ تصویر TEM نمایش داده شده اند……………………………………………………………………………………………………………….. 14

شکل5-2 شکل گیری واریانت های کریستالوگرافی Ni4Ti3 نزدیک و دور از مرز دانه………………….14

شکل6-2 پایداری فاز B2،R و B19’ در آلیاژ دوتایی NiTi غنی از نیکل. وجود موانع (رسوبات، نابجایی ها) شکل گیری B19’ را ازنظر انرژی مشکل می کند در حالی که بر شکل گیری فاز R تاثیری ندارد………………………………………………………………………………………………………………………………………17

شکل7-2 منحنی شماتیک DSC که دو پیک گرمازا در هنگام سرد کردن و یک پیک در هنگام گرم کردن از خود نشان می دهد…………………………………………………………………………………………………….. 18

شکل8-2 تغییر اجزای منحنی DSC از دو مرحله در زمان کوتاه پیرسازی به سه مرحله در زمان های متوسط و سپس برگشت به دو مرحله در زمان های خیلی طولانی پیرسازی…………………………………….19

شکل9-2 نمایش شماتیکی از تئوری های استحاله چند مرحله ای:a) تئوری ریزساختاری که در آن مرز دانه های فرعی باعث ایجاد مانع بر سر راه رشد B19’ می شود[28و27]. B) استحاله مارتنزیتی چند مرحله ای به دلیل میدان های تنشی پیوسته در اطراف رسوبات. حتی اگر تنش قوی نباشد، تغییر در مقدار نیکل می تواند دلیل این پدیده باشد…………………………………………………………………………………………. 21

شکل10-2a)ریزساختار TEM آلیاژ NiTi غنی از نیکل پلی کریستال با رسوبات نا همگن   b) منحنی DSC مربوطه که سه پیک را درهنگام سرد کردن نشان می دهد …………………………………………………..22

شکل 11-2 رسوب ترجیحی فاز Ni4Ti3 در مرز دانه و نزدیک Ti4Ni2O در داخل دانه بعد از پیرسازی در a) 1 ساعت و b) 10 ساعت…………………………………………………………………………………. 23

شکل12-2 نمایش شماتیک استحاله حافظه داری………………………………………………………………………. 24

شکل13-2 مدل ساده شده استحاله مارتنزیتی………………………………………………………………………………25

شکل14-2 دیاگرام سه بعدی تنش-کرنش-دما برای نایتینول…………………………………………………………26

شکل15-2 منحنی تنش کرنش نمونه NiTi51 آنیل محلولی شده………………………………………………….27

شکل16-2 منحنی های تنش کرنش نمونه های پیرسخت شده در زمان های a)10،b)20،c)30،d)60 و e)120 دقیقه…………………………………………………………………………………………………………………………. 29

شکل17-2a)تاثیر زمان پیرسختی بر تنش پلاتو بالایی b) تاثیر زمان پیرسختی بر تنش پلاتو پایینی……29

شکل18-2a)تصویراپتیکی نمونه NiTi55 AR. b,c) تصویر TEM رسوب Ni3Ti و d) حضور رسوب Ni3Ti در ساختار AR. به تغییر شکل شدید رسوبات Ni3Ti به دلیل نورد گرم اولیه توجه شود……………………………………………………………………………………………………………………………………….31

شکل19-2 تصویراپتیکی a)نمونه NiTi50 AR. b,) نمونه NiTi50 آنیل محلولی شده (oC1100) و کوئنچ شده در آب، به مارتنزیت دوقلویی توجه شود. c)نمونه NiTi55 محلولی شده (oC1100) و کوئنچ شده در آب d) نمونه NiTi55 محلولی شده (oC1100) و سرد شده در کوره. به رسوب Ni3Ti شکل گرفته در مرز و داخل دانه توجه شود…………………………………………………………………………………32

شکل20-2 منحنی های تنش کرنش کششی نیمه استاتیک برای NiTi55 و NiTi50 برای شرایط عملیات   حرارتی AR و ST. منحنی های فشار برای نیز برای NiTi55 ودر شرایط ST رسم شده است. …………………………………………………………………………………………………………………………………….33

شکل21-2 منحنی های تنش کرنش کششی تحت عملیات HT-1 برای نمونه های a) NiTi55 و b) NiTi50………………………………………………………………………………………………………………………………..34

شکل22-2 منحنی های تنش کرنش کششی برای NiTi55 تحت عملیات HT-2,3 در شرایط a)تک مرحله ای و b) دومرحله ای……………………………………………………………………………………………………..35

شکل23-2 a)منحنی تنش کرنش فشاری و کششی برای نمونه NiTi55 عملیات محلولی شده و پیرشده برای h24. اطلاعات کشش به صورت بزرگ شده نشان داده شده است. تصاویر نمونه های NiTi55 که ایتدا عملیات محلولی شده و سپس در زمان h24 و دردماهای b) oC600، c) oC700 و d) oC800 پیرشده اند. در شکل b و c به دلیل وجود رسوبات بسیار بزرگ کل دانه را فراگرفته اند. در شکل d مرز دانه به صورت بلوکی شکل است و رسوبات Ni3Ti سوزنی شکل در داخل دانه تشکیل شده اند و منطقه PFZ در نزدیکی مرزهای دانه دیده می شود……………………………………………………………………..

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

پایان نامه اثر عملیات حرارتی پیرسازی بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ نیکل تیتانیم

دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

پایان نامه جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد در رشته

مهندسی مواد، گرایش روش شناسایی و انتخاب مواد مهندسی

عنوان پایان نامه

اثر عملیات حرارتی پیرسازی بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ نیکل تیتانیم غنی از نیکل-5/57 درصد وزنی نیکل

استاد راهنما: دکتر علی شکوه­فر

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده:

آلیاژ های نیکل تیتانیم به خاطر خواص ترمومکانیکی، سوپرالاستیکی و حافظه داری ویژه ای که دارند، از شهرت زیادی برخوردارند. این آلیاژها به دلیل دارا بودن مقاومت به خوردگی بالاو سازگاری خوب با بدن، کاربرد گسترده ای در مصارف پزشکی مانند سیم های ارتودنسی و تجهیزات اورتوپدی و جراحی پیدا کرده اند. در سال های اخیر توسعه و رشد کاربردهای آلیاژهای نیکل تیتانیم در موارد صنعتی و تجاری نیز دیده می شود. قاب های عینک، آنتن تلفن همراه، پوشش سیل کننده فشار بالا در انژکتور سوخت دیزلی و محافظ باتری لیتیم از موارد این کاربردها هستند.رفتار حافظه داری گرمایی و مکانیکی در این آلیاژها بستگی مستقیم به استحاله مارتنزیتی آنها دارد. آلیاژهای نیکل تیتانیمی که بیش از 55 درصد وزنی نیکل دارند در طول پیرسازی رسوبات Ni4Ti3، Ni3Ti2و Ni3Ti ایجاد می کنند. ذرات رسوب حاصل و تغییرات ترکیب شیمیایی زمینه، تاثیر زیادی بر استحاله مارتنزیتی و خواص مکانیکی آلیاژ دارند. هر رسوبی در آلیاژ غنی از نیکل برای ایجاد شدن، محدوده دمایی و زمانی خود را دارد. بنا براین می توان پیرسازی را به نحوی انجام داد که خواص مکانیکی و خواص حافظه داری مورد نظر حاصل شود. در این پروژه، اثر دما و زمان پیرسازی بر ریز ساختار و خواص مکانیکی آلیاژ نیکل تیتانیم با 5/57 درصد وزنی نیکل بررسی شد. به این منظور پس از ریخته گری آلیاژ مورد نظر و تهیه شمش، ابتدا به بررسی دما و زمان مناسب همگن سازی پرداخته شد که دمایoC1100 و زمان 4 ساعت برای این منظور انتخاب گردید. سپس شرایط بهینه عملیات محلولی بررسی گردید که در این حالت دمایoC1100 و زمان 1 ساعت نتیجه مطلوب را حاصل کرد. محدود دمایی 400 تاoC700 به عنوان محدوده دمایی عملیات پیرسازی انتخاب گردید و نمونه ها در زمان های 5/0، 1، 8 و 16 ساعت تحت عملیات پیرسازی قرار گرفتند. استحکام نهایی بهینه به همراه داکتیلیته مناسب در دمایoC 500 و زمان 16 ساعت حاصل شد. بررسی نتایج سختی نشان می دهد که با افزایش زمان عملیات حرارتی سختی نمونه ها کاهش یافته است و همچنین سختی نمونه های عملیات محلولی شده به دلیل ایجاد زمینه فوق اشباع از نیکل، بالاتر است.

کلمات کلیدی: آلیاژ نیکل تیتانیم غنی از نیکل، پیر سازی، خواص مکانیکی، استحاله مارتنزیتی، همگن سازی

فهرست مطالب

فصل اول مقدمه………………………………………………………………………………………..1

فصل دوم مروری بر منابع…………………………………………………………………………….4

1-2 تاریخچه و کاربرد……………………………………………………………………………..5

2-2 ذوب و ریخته گری آلیاژ NiTi……………………………………………………………………………….6

3-2 فازهای ثانویه در آلیاژهای NiTi غنی از Ni……………………………………………………………..7

4-2 رسوب Ni4Ti3…………………………………………………………………………………………………..12

5-2 عملیات حرارتی(پیرسازی) …………………………………………………………………………………..15

1-5-2 مقدمه ای بر وجود فاز R……………………………………………………………………..15

2-5-2 استحاله فازی مارتنزیتی دو مرحله ای و سه مرحله ای……………………………..16

3-5-2 توضیحات ریز ساختاری و کریستالوگرافی……………………………………………….20

6-2 بررسی خواص مکانیکی………………………………………………………………………………………..23

1-6-2 خاصیت سوپرالاستیکی………………………………………………………………………….23

2-6-2 اثر حافظه داری…………………………………………………………………………………..24

3-6-2 بررسی رفتار سوپر الاستیسیته آلیاژ NiTi55…………………………………………..30

4-6-2 اثر دمای پیرسازی بر تنش تسلیم…………………………………………………………….36

5-6-2 اثر اندازه رسوبات بر رفتار تنش-کرنش………………………………………………….37

6-6-2 سختی در آلیاژ های NiTi غنی از نیکل………………………………………………….39

1-6-6-2 سختی در آلیاژ های NiTi غنی از نیکل………………………………….39

2-6-6-2 اثر عملیات حرارتی برروی سختی………………………………………….39

فصل سوم روش انجام آزمایش……………………………………………………………………………..42

1-3 ریخته گری……………………………………………………………………………..43

2-3 عملیات همگن سازی و محلول سازی…………………………………………………………………….46

3-3 تست DSC ……………………………………………………………………………………………………….47

4-3 نورد……………………………………………………………………………………………………………………48

5-3 نمونه سازی…………………………………………………………………………………………………………49

6-3 عملیات حرارتی……………………………………………………………………………………………………49

7-3 بررسی ریزساختاری……………………………………………………………………………………………..52

8-3 تست کشش و سختی……………………………………………………………………………………………52

فصل چهارم نتایج و بحث…………………………………………………………………………………………………………54

1-4 همگن سازی و بررسی ریزساختاری……………………………………………………………………….55

1-1-4 اثر محیط سرد کنندگی بر رفتار استحاله ای………………………………………………66

2-4 محلول سازی……………………………………………………………………………………………………….68

3-4 سختی نمونه های همگن شده و عملیات محلولی شده………………………………………………70

4-4 عملیات حرارتی پیرسازی………………………………………………………………………………………73

5-4 سختی……………………………………………………………………………………………………………….105

5- نتیجه گیری و پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………..108

پیوست1: لیست مقالات ارائه شده……………………………………………………………………………………………111

مراجع و مآخذ…………………………………………………………………………………………………………………….. 112

چکیده انگلیسی…………………………………………………………………………………….. 115

مقدمه

آلیاژهای حافظه‌دار[1]دسته‌ای از آلیاژ‌ها با قابلیت منحصر به فرد بازیابی مقادیر قابل توجهی از تغییر فرم خود (تا حدود 8%) هستند. در این حالت نمونه می‌تواند تحت تنش‌های وارده در حد مجاز تغییر شکل دهد و مجدداً با حرارت دادن به شکل اولیه خود باز گردد؛ یا پس از برداشتن بار مکانیکی به صورت الاستیک به شکل نخستین خود باز گردد. در حالت اول پدیده حافظه‌داری[2]و در حالت دوم پدیده سوپر الاستیک[3]و یا شبه الاستیک[4]رخ داده است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

پایان نامه ساخت و بررسی خواص مکانیکی سازه‌های مشبک کامپوزیتی حاوی مواد خودترمیم‌شونده

دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

دانشکده مهندسی و علم مواد

پروژه کارشناسی ارشد رشته مهندسی مواد

گرایش شناسایی، انتخاب و روش‌ ساخت مواد مهندسی

ساخت و بررسی خواص مکانیکی سازه‌های مشبک کامپوزیتی حاوی مواد خودترمیم‌شونده

استاد راهنما

دکتر رضا اسلامی فارسانی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

سازه‌های مشبک کامپوزیتی نسل جدیدی از مواد کامپوزیتی پیشرفته هستند که با توجه به طراحی منحصربفردی که دارند، از استحکام و سفتی ویژه بالا، و جذب انرژی فوق‌العاده خوبی برخوردار هستند. خواص مکانیکی قابل ‌توجه و کاربردهای چندمنظوره، موجب جلب توجه صنایع هوافضا، نظامی، نفت و گاز، ساختمانی و… به این سازه‌های پیشرفته شده است. قرارگیری سازه‌های مشبک کامپوزیتی در معرض بارگذاری‌های شدید در شرایط کاری، تشکیل ریزترک‌های ساختاری را در این مواد ناگزیر می‌کند. با توجه به این که ردیابی و تعمیر ترک‌های ایجاد شده در این سازه‌ها در شرایط کاری امری دشوار است، باید از موادی استفاده شود که قابلیت ترمیم خودکار عیوب را داشته باشند. تحت این شرایط استفاده از مواد خودترمیم‌شونده در سازه‌های مشبک کامپوزیتی منجر به کاهش چشمگیر هزینه‌های سنگین تعمیرات و نگهداری در صنایع مختلف و افزایش بهره‌وری سازه‌های مشبک خواهد شد.

در این پژوهش، پنل‌های مشبک کامپوزیتی اپوکسی/الیاف شیشه حاوی مواد خودترمیم‌شونده و با الگوی انیزوگرید ساخته شده و تحت آزمون خمش سه‌نقطه‌ای قرار گرفتند. سیستم خودترمیم‌شونده شامل مجموعه‌ای از لوله‌های موئین شیشه‌ای بوده که با رزین اپوکسی (ML-526) و هاردنر آمینی (HA-11) به عنوان عامل ترمیم پر شدند. در ادامه تاثیر تغییر درصد حجمی مواد خودترمیم‌شونده (5، 8 و 11 درصد حجمی) و تغییر مدت ‌زمان ترمیم (3 و 7 روز) بر بازیابی حداکثر بار خمشی نمونه‌های ترمیم‌شده پس از تخریب شبه ‌استاتیک، بررسی شده است. نتایج آزمون خمش نشانگر آن است که بیشترین بازده ترمیم (84%) در نمونه‌های کامپوزیت مشبک حاوی 8 درصد حجمی مواد خودترمیم‌شونده و پس از ترمیم 7 روزه مشاهده شده ‌است.

کلمات کلیدی: سازه مشبک کامپوزیتی، خودترمیم‌شونده، آزمون خمش سه‌نقطه‌ای، لوله‌های موئین شیشه‌ای

فهرست مطالب

عنوان صفحه

مقدمه. 1

فصل اول: مروری بر تحقیقات پیشین.. 6

1-1-سازه‌های مشبک کامپوزیتی7

1-1-1- معرفی سازه‌های کامپوزیتی و سازه‌های مشبک کامپوزیتی.. 7

1-1-2- تاریخچه‌ سازه‌های مشبک کامپوزیتی.. 14

1-1-3- روش‌های ساخت سازه‌های مشبک کامپوزیتی.. 18

1-1-4- کاربرد سازه‌های مشبک کامپوزیتی.. 21

1-1-5- بررسی قابلیت جذب انرژی و مقاومت خمشی صفحات مشبک کامپوزیتی.. 23

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

پایان نامه تولید آلیاژ نانوساختار یوتکتیکی آلومینیوم- سیلیسیوم توسط فرآیند آلیاژسازی مکانیکی برای لحیم­کاری سخت قطعات مورد استفاده در صنایع هوایی

دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

دانشکده مهندسی و علم مواد

پایان‌نامه کارشناسی ارشد

گرایش شناسایی، انتخاب و روش ساخت مواد مهندسی

تولید آلیاژ نانوساختار یوتکتیکی آلومینیوم- سیلیسیوم توسط فرآیند آلیاژسازی مکانیکی برای لحیم­کاری سخت قطعات مورد استفاده در صنایع هوایی

استاد راهنما:

دکتر حمید خرسند

تابستان 1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

برای تهیه نانوساختار یوتکتیک آلومینیوم- سیلیسیوم به عنوان فلز یا آلیاژ پرکننده برای لحیم­کاری سخت آلیاژ تیتانیوم از روش آلیاژسازی مکانیکی استفاده شد. فرآیند لحیم­کاری با اعمال یک فلز یا آلیاژ مذاب به عنوان پرکننده به سطوح اتصال موجب تشکیل پیوند متالورژیکی (نفوذی) می­­گردد. آلیاژسازی مکانیکی یک تکنیک تولید پودر است که اجازه می­دهد تا مواد همگن شکل گیرد. مطابق تحقیقات انجام شده این روش به دلیل مزایایی نسبت به روش‌های دیگر، برای تولید آلیاژ نانوساختار زمینه آلومینیومی مناسب می­باشد. پارامترهای مختلفی از جمله زمان در این فرآیند تأثیرگذار است و برای آن­که از اکسیداسیون پودرها در حین فرآیند جلوگیری شود فرآیند آلیاژسازی مکانیکی تحت گاز خنثی (آرگون) انجام گرفت. همچنین به منظور تهیه نمونه بالک از روش پرس‌گرم برای فشرده‌سازی پودرها استفاده شد. فرآیند آلیاژسازی مکانیکی در زمان­های 5، 15، 30 ، 45 و 60 ساعت با نسبت وزن گلوله به پودر 10:1 انجام شد. برای تعیین زمان رسیدن به نانوساختار و خواص ساختاری زمینه پودر تولیدی، آزمایش‌های پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) مورد بررسی قرار گرفت. با برش نمونه بالک، قرص­هایی با ضخامت 7/0 میلی­متر به عنوان آلیاژ پرکننده تهیه شد. نتایج XRD نشان­دهنده آن است که در محدوده 45 ساعت کریستال­ها به نانوساختار (nm 764/44) رسیده­اند و نتایج SEM نشان­دهنده آن است که ذرات Si در زمینه Al به صورت همگن پراکنده شده است. فرآیند لحیم­کاری با درنظر گرفتن 4 دما و زمان مختلف انجام شد و در دمایC 750 به مدت min30 به کمک کوره مادون قرمز تحت گاز آرگون خالص اتصال Ti-6Al-4V با آلیاژ پرکننده یوتکتیک برقرار شد و مشاهدات ریزساختار اتصال تمیز و نفوذ متالورژیکی و همچنین آزمون میکروسختی، سختی برابر 58/76 ویکرز را نشان­ می­دهد.

کلمات کلیدی:

آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیوم، آلیاژسازی مکانیکی، نانو ساختار، لحیم­کاری سخت، ریزساختار، کوره مادون قرمز

فصل 1: مقدمه 1

فصل 2: مروری بر منابع 4

2-1- معرفی سیستم آلومینیوم- سیلیسیوم. 5

2-2- تعیین سیستم آلیاژی.. 6

2-3- مواد نانوساختار. 7

2-4- فصل مشترک­ها در مواد نانوکریستال.. 8

2-5- روش­های تولید مواد نانوساختار. 8

2-6- خواص مواد نانوساختار. 8

2-7- فرآیند آلیاژسازی مکانیکی.. 9

2-8- قابلیت­های آلیاژسازی مکانیکی.. 10

2-9- تولید مواد نانوساختار به روش آلیاژسازی مکانیکی.. 10

2-10- مکانیزم فرآیند.. 11

2-11- عمل آسیاب­کردن.. 16

2-11-1- آهنگری میکرونی.. 16

2-11-2- شکست… 17

2-11-3- آگلومره شدن.. 17

2-12- افزایش انحلال­پذیری در حین آلیاژسازی مکانیکی.. 18

2-13- ترکیب مواد در آلیاژسازی مکانیکی.. 18

2-13-1- مکانیزم سیستم نرم – نرم. 18

2-13-2- مکانیزم سیستم نرم – ترد. 20

2-13-3- سیستم ترد – ترد. 21

2-13-3-1- دما 23

2-13-3-2- مسیرهای نفوذی 24

2-13-4- اندازه دانه. 24

2-13-5- پارامتر شبکه. 25

2-13-6- عوامل موثر بر روش آلیاژسازی مکانیکی. 25

2-13-6-1- مواد خام 26

2-13-6-2- انواع آسیاب 26

2-13-6-3- محفظه آسیاب 28

2-13-6-4- سرعت آسیاب‌کاری 28

2-13-6-5- زمان آسیاب 29

2-13-6-6- نسبت وزنی گلوله به پودر 29

2-13-6-7- میزان پرکردن محفظه 30

2-13-6-8- اتمسفر آسیاب 30

2-13-6-9- عنصر کنترل‌کننده فرآیند 30

2-13-6-10- دمای آسیاب‌کاری 31

2-14- فرآیند لحیم کاری.. 32

2-14-1- لحیم‌کاری سخت… 32

2-14-2- بعضی از کاربردهای لحیم­کاری.. 34

2-14-3- لحیم‌کاری سخت در کوره. 34

2-14-4- آماده­سازی سطحی برای لحیم‌کاری 36

2-14-5- آلیاژ لحیم سخت… 36

2-14-6- اصول لحیم‌کاری سخت آلیاژهای تیتانیوم. 38

2-15- پارامترهای لحیم‌کاری سخت تیتانیوم. 39

2-16- انتخاب فلزات پرکننده. 39

2-17- آلیاژهای پرکننده پایه آلومینیوم. 40

2-18- پیشینه تحقیق.. 41

فصل 3: مواد آزمایش و روش تحقیق 45

3-1- مراحل انجام تحقیق.. 46

3-2- مواد اولیه انجام آزمایش…. 47

3-2-1- پودر آلومینیوم و سیلیسیوم 47

3-2-2- اسید استئاریک…. 47

3-2-3- دستگاه آسیاب مکانیکی.. 48

3-3- پراش اشعه X.. 49

3-4- تجهیزات پرس­گرم. 51

3-5- آنالیز گرماسنج افتراقی.. 54

3-6- آماده­سازی آلیاژ پرکننده. 54

3-7- شرایط لحیم­کاری.. 55

3-8- بست مکانیکی.. 56

3-9- آزمون میکروسختی.. 57

3-10- مشاهدات ریزساختاری.. 57

فصل 4: نتایج آزمایشگاهی/ بحث و بررسی 59

4-1- SEM پودرهای اولیه. 60

4-2- بررسی فازی XRD.. 61

4-2-1- تعیین پارامترهای ساختاری با استفاده از نتایج XRD 61

4-2-2- بررسی فازی XRD زمینه. 61

4-3- SEM پودرهای تولید شده با آلیاژسازی مکانیکی.. 67

4-4- نتایج آنالیز حرارتی افتراقی.. 69

4-5- آنالیز ساختاری نمونه بالک پودر Al-12%wtSi 69

4-6- میکروسختی نمونه بالک…. 70

4-7- لحیم­کاری سخت… 70

4-7-1- ریز ساختار محل اتصال.. 72

4-8- میکروسختی نمونه لحیم­سخت… 73

فصل 5: نتیجه گیری، پیشنهادها 74

5-1- نتیجه گیری.. 75

5-2- پیشنهادها برای تحقیقات آتی.. 76

مراجع 77

پیوست ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..81

جدول ‏2‑1- شرح مشخصات آلیاژ Ti-6Al-4V [33]. 40

جدول ‏3‑1- درصد خلوص و اندازه تقریبی پودرهای اولیه. 47

جدول ‏3‑2- شرایط انجام آزمایش پرس­گرم. 54

جدول ‏3‑3- خلاصه­ای از پارامترهای مختلف آزمایش شده. 56

جدول ‏4‑1- اندازه بلورهای محلول جامد Al-Si برحسب زمان آسیاب­کاری. 64

جدول ‏4‑2- سختی نمونه بالک آلیاژ Al-12%wtSi. 70

جدول ‏4‑3- سختی فلز پایه. 73

جدول ‏4‑4- سختی آلیاژ پرکننده لحیم سخت. 73

جدول ‏4‑5- مقایسه میکروسختی قبل و بعد از لحیم­کاری. 73

شکل ‏2‑1- دیاگرام فازی دوتایی Al-12%wt Si[15]. 7

شکل ‏2‑2- تشکیل پودرهای کامپوزیتی زمینه فلزی پس از فرآیند آسیابکاری به صورت شماتیک [21]. 11

شکل ‏2‑3- برخورد گلوله‌ها با پودر و تشکیل و نازک شدن لایه‌های نفوذی [23]. 12

شکل ‏2‑4- تغییرات اندازه ذرات در برابر زمان آسیاب‌کاری [23]. 15

شکل ‏2‑5- ریز شدن اندازه ذرات با زمان آسیاب‌کاری [23]. 16

شکل ‏2‑6-تصویر میکروسکوپ الکترونی یک ذره در سیستم (Ag-Cu) [23]. 19

شکل ‏2‑7- ریزساختار به دست آمده در حین آسیاب‌کاری از پودرهای اولیه در سیستم نرم – ترد [23]. 21

شکل ‏2‑8- مکانیزم آلیاژسازی مکانیکی برای سیستم نرم – ترد [25]. 21

شکل ‏2‑9-تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری که نشان دهنده توزیع یکنواخت ذرات Er2O3[23]. 22

شکل ‏2‑10- تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی که نشان‌دهنده قرار گرفتن ذرات سخت Si[23]. 23

شکل ‏2‑11- رابطه دما و مسیرهای نفوذی[27]. 24

شکل ‏2‑12- رابطه اندازه دانه با ضریب نفوذ [27]. 25

شکل ‏2‑13- الگوی Al- 12%wt Si XRD [29]. 42

شکل ‏2‑14- تصاویر SEM برای پودر Al-20 wt% Si در زمان های مختلف [31]. 43

شکل ‏3‑1- فلوچارت مراحل انجام تحقیق. 46

شکل ‏3‑5- دستگاه آلیاژسازی مکانیکی. 48

شکل ‏3‑6- محفظه استفاده شده برای انجام فرآیند آلیاژسازی.. 48

‏3‑7- الف) شماتیک قالب پرس­گرم ب) جزئیات قالب پرس­گرم.51

‏3‑8- الف)تصویر سیستم پرس­گرم مورد استفاده ب) سیستم کنترل دقیق دما و هیتر. 52

‏3‑9- تاثیر اعمال فشار برای حذف تخلخل­ها و افزایش مناطق تماس بین ذرات پودر و فشرده شدن پودر [47]. 53

شکل ‏3‑10- شماتیک اعمال روانکار بر سطح داخلی قالب. 53

شکل ‏3‑11- پودر Al-12%wtSi، 45ساعت آلیاژسازی شده و نمونه بالک به دست آمده از پرس­گرم. 69

شکل ‏3‑14- اره موئی و سمباده برای تهیه آلیاژ پرکننده. 55

شکل ‏3‑15- نقشه فنی کوره لحیم­کاری سخت با اشعه مادون قرمز [51]. 55

شکل ‏3‑16- الف) فیکسچر برای بستن نمونه­ها و قرار دادن درون کوره و ب) آلیاژپرکننده و فلز پایه. 57

شکل ‏3‑17- الف) پمپ خلأ و ب) کوره لحیم­کاری سخت. 57

شکل ‏3‑2- الف) پودر آلومینیوم خالص و ب) پودر سیلیسیوم خالص. 60

شکل ‏4‑1- نمودار ویلیامسون- هال پودر Al-12%wtSi در 45 ساعت. 61

شکل ‏4‑2- الف) الگوی پراش اشعهX پودر Al-12%wtSi تا 45 ساعت و ب) الگوی پراش… 63

شکل ‏4‑3- تابع اندازه کریستال­ها بر حسب افزایش زمان آسیاب­کاری. 64

شکل ‏4‑4- پهن شدگی پیک Al (111) در حین آلیاژسازی مکانیکی. 66

شکل ‏4‑5- تغییر مورفولوژی آلیاژ Al-12%wt Si با افزایش زمان آسیاب کاری. 67

شکل ‏4‑6- آنالیز EDS آلیاژ Al-12%wtSi، 45 ساعت آلیاژسازی شده. 68

شکل ‏4‑7- آنالیز حرارتی افتراقی Al-12%wtSi. 69

شکل ‏4‑8- عکس میکرو آلیاژ Al-12%wtSi، 45 ساعت آلیاژسازی مکانیکی شده پس از پرس­گرم. 70

شکل ‏4‑9- نمونه لحیم­کاری شده توسط کوره مادون قرمز. 71

شکل ‏4‑10- پروفیل دما- زمان: به دست آمده از لحیم سخت در دما و زمان­های مختلف.. 71

شکل ‏4‑11- تصاویر میکرو، آلیاژ پرکننده لحیم سخت شده. 72

شکل ‏4‑12- ذوب آلیاژ پس از اعمال دمای لحیم­کاری. 72

لحیم‌کاری از کهن‌ترین فرآیندهای اتصال فلزات و مواد است که جنبه‌های علمی و فنی آن همواره مورد توجه متخصصین متالورژی و علم مواد بوده است.

این روش یکی از روش‌های انجام اتصال است که با اعمال یک فلز یا آلیاژ پرکننده[1]به عنوان ماده واسط به سطوح اتصال موجب تشکیل پیوند متالورژیکی بین اجزای اتصال می­شود. به دلیل کمتر بودن دمای لحیم‌کاری نسبت به فلز پایه، پدیده اکسید شدن فلز پایه رخ نمی­دهد. واکنش بین فلز پرکننده مذاب و اجزای جامد منجر به تشکیل پیوند در لایه نازکی از سطوح اتصال می­شود.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

پایان نامه بررسی تاثیر دما و زمان اتصال بر خواص مکانیکی اتصال شیشه بوروسیلیکاتی به آلیاژ کوار

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده فنی و مهندسی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشدM.Sc”

مهندسی موادشناسایی و انتخاب مواد

عنوان:
بررسیتاثیردماوزماناتصالبرخواصمکانیکیاتصالشیشهبوروسیلیکاتیبهآلیاژ کوار

استاد راهنما:
دکتر ولی اله دشتی زاد

شماره دانشجویی:
9140110422

بهمن 1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

عنوان مطالب شماره صفحه

چکیده 1

فصل اول: کلیات 2

1-1-مقدمه 3

فصل دوم: اصول نظری و مروری بر منابع 6

2-1- مقدمه 7

2-2- خواص شیشه بوروسیلیکاتی 7

2-3- خواص آلیاژ کوار 8

2-4- شرایط اتصال شیشه و فلز 9

2-4-1- ضریب انبساط حرارتی 9

2-5- ترشوندگی 11

2-6- روش های اتصال فلز و شیشه 13

2-6-1- اتصال چسبی 14

2-6-2- اتصال ذوبی 15

2-6-3- لحیم کاری 15

2-6-4- جوش انقباضی آلتراسونیک 16

2-6-5- اتصال نفوذی 17

2-6-6 اتصال الکتروستاتیکی 19

2-7 – طبقه بندی اتصالات شیشه – فلز بر اساس ضریب انبساط حرارتی 20

2-8- مکانیزم اتصال کوار به شیشه بوروسیلیکاتی 22

2-9 – مراحل اتصال فلز و شیشه 23

2-9-1- تمیز کردن سطوح 23

2-9-2- پیش اکسیداسیون سطح آلیاژ قبل از اتصال 23

2-9-3- کربن زدایی و گاززدایی 26

2-9-4- آنیل کردن 27

2-10- بررسی فصل مشترک اتصال کوار و شیشه 28

2-12- بررسی اکسیداسیون آلیاژ کوار 29

2-13- بررسی تاثیر دما، زمان و اتمسفر در اتصال کوار به شیشه بوروسیلیکاتی 31

2-14- تست نشت 36

2-15- بررسی سطح مقطح اتصالات 37

2-16- بررسی استحکام برشی اتصال کوار به شیشه بوروسیلیکاتی 39

2-17- تست مکانیکی اتصال فلز و شیشه 41

2-17-1- استحکام اتصال 43

2-17-2- تست ضربه در اتصال فلز- شیشه 44

2-17-3 – تست کشش در اتصال شیشه و فلز 47

فصل سوم : روش انجام کار 49

3-1-برقراری اتصال میان شیشه بوروسیلیکاتی و آلیاژ کوار 50

3-1-1- تهیه مواد اولیه 50

3-1-2- آماده سازی اولیه نمونه ها به منظور برقراری اتصال 50

3-1-3-پرداخت و تمیز کاری 51

3-1-4- اکسیداسیون آلیاژ کوار در اتمسفر N2-H2-H2O 52

3-1-5- مراحل اکسیداسیون آلیاژ کوار در اتمسفر N2-H2-H2O 53

3-2- اتصال شیشه ی بوروسیلیکاتی و آلیاژ کوار 55

3-2-1- فرایند اتصال در اتمسفر نیتروژن به روش تابشی در کوره تیوبی 55

3-2-3- برقراری اتصال از طریق گرمادهی القایی در اتمسفر نیتروژن 60

3-3- اندازه گیری استحکام کششی نمونه های اتصال یافته 62

فصل چهارم: نتایج و تحلیل 64

4-1- نتایج تست دیلاتومتری 65

4-2- نتایج انجام اکسیداسیون در اتمسفر کنترل شده N2-H2-H2O 69

4-3- بررسی مکانیزم اتصال ایجاد شده بین شیشه بورو سیلیکاتی و آلیاژکوار 72

4-4- نتایج آزمون کشش نمونههای اتصال 73

نتیجه گیری 81

پیشنهادات 82

منابع و ماخذ 83

فهرست جداول

عنوان مطالب شماره صفحه

جدول 2-1 ، ترکیب شیمیایی شیشه بوروسیلیکات 8

جدول 2-2 ترکیب شیمیایی آلیاژ کوار 9

جدول2-3، پارامترهای استفاده شده برای سه گروه از نمونه ها 31

جدول 2-4، تنش شکست متوسط بر حسب اتمسفر 40

جدول2-5، میزان نیرو و تنش برای تست ضربه 47

جدول 3-1، ترکیب شیمیایی آلیاژ کوار 50

جدول 3-2، ترکیب شیمیایی شیشه بوروسیلیکاتی 50

جدول 3-3، شرایط اکسیداسیون سطح کوار 53

جدول 3-4، شرایط نگهداری نمونه ها در کوره 59

جدول 3-5، زمان و دمای نگهداری نمونه ها 59

جدول4-1، ضرایب انبساط حرارتی در دماهای مختلف برای شیشه 65

جدول 4-2، شرایط اکسیداسیون و افزایش وزن نمونه های اکسید شده در اتمسفر در دمای 20 درجه 70

جدول 4-3، شرایط اکسیداسیون وافزایش وزن نمونه های اکسید شده در اتمسفر در دمای 25 درجه 70

جدول 4-4، نیروی شکست لازم برای نمونه ها در زمان ثابت و دماهای متفاوت 76

جدول 4-5، نیروی شکست نمونه ها در دمای ثابت 1000 درجه و زمانهای مختلف 79

فهرست شکل ها

عنوان مطالب شماره صفحه

شکل2-1، متمرکزکننده سهمی گون، لوله های گیرنده روی خط کانونی قرار گرفته اند 4

شکل2-2، شمایی از لوله گیرنده خورشیدی 5

شکل 2-3، تنشهای حرارتی باقیمانده در فرایند اتصال سرامیک و فلز 10

شکل2-4، ترشوندگی سطح جامد توسط مایع برای زوایای مختلف‏ 11

شکل2-5، زاویه تماس بین شیشه بوروسیلیکات و آلیاژ کوار با پیش اکسیداسیون در زمان های مختلف 12

شکل 2-6، تصویر الکترون برگشتی و پراش اشعه ایکس از ناحیه اتصال‎ ‎کوار و شیشه بوروسیلیکاتی‏ 13

شکل 2-7، زاویه ترشوندگی ‏q، با انرژی سطحی مایع – بخار ‏gLV‏ ، انرژی سطحی جامد – بخار ‏gSV‏ و انرژی سطحی جامد – ‏مایع ‏gSL‏ ‏‏‏ 15

شکل 2-8- جوش انقباضی ـ آلتراسونیک 17

شکل2-9، مکانیزم اتصال نفوذی(القایی) 18

شکل 2-10، اتصال الکتروستاتیکی‏ 20

شکل 2-11، طبقه بندی اتصالات شیشه – فلز بر اساس ضریب انبساط حرارتی‏ 21

شکل 2-12، میکروساختار آلیاژ کوار 24

شکل 2-13، پراش پرتو ایکس آلیاژ کوار که با نمونه های مورد استفاده در تیوب اشعه ایکس پزشکی و دندان پزشکی مقایسه ‏شده است 25

شکل 2-14، تصویر الکترون های برگشتی و ‏EDX‏ آلیاژ ‏Fe-Ni-Co‏ 25

شکل2-15، ضخامت و افزایش وزن آلیاژ پیش اکسید شده با شعله نازل ‏LPG/O2‎‏ 26

شکل2-16، تغییرات وزن آلیاژ کوار با زمان دی کربوره شدن‏ 27

شکل2-17، پراش اشعه ایکس از سطح مقطه آلیاژ کوار پیش اکسید شده 28

شکل 2-18، ارتباط بین نرخ اکسایش و زمان نگهداری 29

شکل 2-19، میکروگراف لایه اکسید بر سطح آلیاژ کوار در دمای 700 درجه سانتی گراد 30

شکل 2-20، میکروگراف لایه اکسید تشکیل شده بر سطح کوار در دمای 800 درجه سانتی گراد 30

شکل 2-21، نمونه های گروه‎ A‏ آلیاژ اکسید شده کوار که در دمای 925 درجه گرم شده و به مدت 15 دقیقه در کوره در ‏اتمسفر نیتروژن نگه داشته ‏شده است 31

شکل 2-22، نمونه های گروه‎ B‏ آلیاژ اکسید نشده کوار که در دمای 925 درجه گرم شده و تنها فقط به مدت 15 دقیقه در ‏کوره در اتمسفر نیتروژن ‏نگه داشته شده است ‏ 31

شکل2-23، بررسی سطح مقطع اتصال توسط ‏SEM-BEI‏ و اسکن خطی ‏X-ray‏ در اتمسفر هوا 32

شکل2-24، بررسی سطح مقطع اتصال توسط ‏SEM-BEI‏ و اسکن خطی ‏X-ray‏ در اتمسفر خلا ‏ 33

شکل 2-25، تصویر ‏SEM‏ دندریت های تشکیل شده در اتمسفر هوا 34

شکل2-26، گراف آنالیز ‏EDS‏ شیشه بوروسیلیکاتی (‏b‏) بعد و (‏c‏) قبل از اتصال 34

شکل 2-27، تصویر ‏TEM‏ اتصال و تشخیص فاز های تشکیل شده به کمک الگوی پراش موضعی ‏ 35

شکل 2-28،تصویر ‏TEM‏ اتصال در شرایط اتمسفر خلاء و شناسایی فاز های موجود به کمک الگوی پراش موضعی 35

شکل2-29، شماتیک فرایند تشکیل دندریت های ‏Fayalite‏ از طریق لایه واسطه 36

شکل2-30، سطح مقطع اتصال کوار- شیشه بوروسیلیکاتی 38

شکل 2-31، ارتباط ارتفاع صعود گاز و زمان اکسیداسیون.‏ 39

شکل 2-32، ارتباط نقطه شبنم با میزان صعود گاز 39

شکل 2-33، آنالیز ‏ESCA‏ سطح شکست نمونه تهیه شده در نیتروژن 40

شکل 2-34، شماتیک اتصال ، لایه واکنش و تمامی عیوب محتمل‏ 42

شکل2-35، انواع مختلف تست های مکانیکی ‏a‏) تست کشش، ‏b‏) تست خمش سه نقطه ای، ‏c‏) تست خمش چهار نقطه ای، ‏d‏) ‏تست برشی، ‏‎ e‏) ‏تست برش روی حلقه یا استوانه 43

شکل 2-36، تست فشار در ناحیه اتصال.‏ 44

شکل 2-37، تنشهای اصلی در اتصال فلز و شیشه 44

شکل 2-38، مدل سازی شدت تنشهای کششی در اتصال فلز شیشه.‏ 45

شکل 2-39، نحوه بارگذاری برای تعیین تنشها 46

شکل2-40، منحنی نیرو در دمای اتاق و 300 درجه فارنهایت.‏ 47

شکل 2-41تست کشش اتصال شیشه – فلز 48

شکل 3-1، نمونه اتصال 51

شکل 3-2، گرادیان حرارتی کوره تیوبی.‏ 52

‏3-‏‎3‎‏ تغییرات تقریبی درصد وزنی رطوبت اشباع شده در هوا یا گاز نیتروژن نسبت به دما( با اغماض می توان میزان حلالیت آب ‏در هوا و ‏نیتروژن ‏‏را یکسان دانست) 54

شکل 3-‏‎4‎‏ ، کوره تیوبی 56

شکل 3-5، دستگاه دیلاتومتری 57

شکل 3-6، نمونه بسته شده بر روی انتقال دهنده 57

شکل 3-7، نمای بیرونی دستگاه القای ساخته شده 61

شکل 3-8، نمای داخلی دستگاه القای ساخته شده 62

شکل 3-9، دستگاه کشش 63

شکل 4-1، منحنی آزمون دیلاتومتری برای شیشه بوروسیلیکاتی محصول شات آلمان 66

شکل 4-2، نرخ انبساط حرارتی شیشه و فلز 67

شکل 4-3، نرخ انبساط حرارتی شیشه و کوار ، نمونه شماره 1‏ 68

شکل 4-4، نرخ انبساط حرارتی شیشه و کوار ، نمونه شماره2‏ 68

شکل 4-5، نرخ انبساط حرارتی شیشه و کوار ، نمونه شماره 3‏ 69

شکل 4-6، نمودار تغییرات وزن بر واحد سطح نمونه ها، دمای مخزن آب 20 درجه سانتی گراد 71

شکل 4-7، نمودار تغیرات وزن بر واحد سطح نمونه ها، دمای مخزن آب 25 درجه سانتی گراد 71

شکل 4-8، نمونه شماره 1،نمودار کشش در زیر دمای 940 درجه سانتی گراد و زمان 4 دقیقه 74

شکل 4-9، نمونه شماره 1،نمودار کشش در زیر دمای 970 درجه سانتی گراد و زمان 4 دقیقه 74

شکل 4-10، نمونه شماره 1،نمودار کشش در زیر دمای 1000درجه سانتی گراد و زمان 4 دقیقه 75

شکل 4-11، نمونه شماره 1،نمودار کشش در زیر دمای 1030 درجه سانتی گراد و زمان 4 دقیقه 75

شکل 4-12، نمونه شماره 1،نمودار کشش در زیر دمای 1060 درجه سانتی گراد و زمان 4 دقیقه 76

شکل 4-13، نمودار کشش در زیر دمای 1000 درجه سانتی گراد و زمان 6دقیقه 77

شکل 4-14، نمودار کشش در زیر دمای 1000 درجه سانتی گراد و زمان 10دقیقه 77

شکل 4-15، نمودار کشش در زیر دمای 1000 درجه سانتی گراد و زمان 14 دقیقه 78

شکل 4-16، نمودار کشش در زیر دمای 1000 درجه سانتی گراد و زمان 20 دقیقه 79

لنگرچکیده

اتصال شیشه به فلز یکی از موارد مهم در تجهیزاتی نظیر لوازم برقی مثل لامپ های رشته ای ویا متمرکز کننده های نیروگاه های خورشیدی و موارد دیگر میباشد. استفاده همزمان از شیشه و فلز نیازمند یک اتصال با کیفیت مناسب در فصل مشترک اتصال است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

پایان نامه بررسی تاثیر عملیات حرارتی بین بحرانی و پارامترهای آن بر ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد کم آلیاژ کرم – مولیبدن دار

دانشکده مهندسی مواد و متالورژی

بررسی تاثیر عملیات حرارتی بین بحرانی و پارامترهای آن بر ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد کم آلیاژ کرم – مولیبدن دار

پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

در رشته مهندسی مواد گرایش شناسایی و انتخاب مواد

استاد راهنما:

دکتر بهروز قاسمی

دکتر جعفر راثی زاده غنی

مهر ماه  1392

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

فولادهای کربن متوسط کرم- مولیبدن دار که عمدتاً در مخازن تحت فشار مورد استفاده قرار     می گیرند به ترکیب همزمان استحکام و انعطاف پذیری نیازمند هستند و ریزساختار مرسومی که برای این فولادها پیشنهاد می شود مارتنزیت تمپر شده است اما معلوم شده است که این ریزساختار برای این کاربردها مناسب نیست .

از این رو برای دستیابی به خواص مکانیکی بهینه از عملیات حرارتی بین بحرانی به عنوان یکی از روش های عملیات حرارتی خاص برای فولادهایی با ساختار اولیه فریت – پرلیت استفاده می شود . در اثر این عملیات به ریزساختار دوفازی فریت – مارتنزیت می رسیم .

در این پروژه ، تاثیر عملیات حرارتی بین بحرانی بر روی فولاد AISI 4135 انجام گرفته است . برای انجام عملیات حرارتی از ریزساختارهای اولیه مختلف و دماهای بین بحرانی  به همراه عملیات حرارتی بین بحرانی مستقیم(بدون عملیات حرارتی اولیه) استفاده شده است. پارامترهای عملیات حرارتی متغیر دیگر به جز دمای بین بحرانی در این بررسی زمان نگه داری در دمای ثابت در ناحیه دو فازی می باشد که برای تعدادی از سیکل ها انجام شده است و نیز روی تمامی سیکل های انجام گرفته عملیات حرارتی تمپر کردن انجام گرفت و با ساختار مارتنزیت تمپر شده مرسوم مورد مقایسه قرار گرفت .

نتایج تحقیق از ترکیب مناسب استحکام ، انعطاف پذیری و انرژی ضربه با استفاده از عملیات حرارتی بین بحرانی که تمپر شده است را نشان می دهد. نتایج مطلوبی از فرآیندهای نرماله  و بین بحرانی و تمپر شده بدست آمده است که انعطاف پذیری بالاتری نسبت به فرآیند مارتنزیت تمپر شده داشته است . در فرآیند بین بحرانی آستنیته شده و تمپر شده در دمای بین بحرانی در دو محیط کوئنچ روغن و پلیمری ترکیب مناسب از خواص مکانیکی حاصل شده است .

نتایج بررسی سطوح شکست حاصل از آزمایش ضربه که در دمای C°50 – انجام گرفته است وجود دیمپل های عمیق و بزرگ در سیکل های بهینه با شکست نرم نسبت به شکست شبه کلیواژ در مارتنزیت تمپر شده را نشان می دهند.

واژه‌های کلیدی:عملیات حرارتی بین بحرانی، محیط کوئنچ، تمپر، شکست شناسی.

فهرست مطالب

فصل 1: مقدمه 10

10

1-1- مقدمه 11

فصل 2: مروری بر منابع 14

2-1- فولادهای آلیاژی 15

2-2- فرآیندهای عملیات حرارتی مرسوم فولاد AISI 4135 17

2-3- تعیین دماهای بحرانی با استفاده از ترکیب شیمیایی فولاد 19

2-4- عملیات حرارتی بین بحرانی 20

2-5- عملیات حرارتی بین بحرانی از دیدگاه نمودار آهن کربن 20

2-6- عملیات حرارتی بین بحرانی از دیدگاه ترمودینامیک و استحاله فازی 21

2-6-1-تشکیل آستنیت جزیی 22

2-6-2- سینتیک تشکیل آستنیت در فولادهای دو فازی 23

2-6-4- معادله دیفرانسیلی سینتیک تعمیم یافته آورامی در تجزیه چند فازی 23

2-6-4-1-تخمین پارامترهای مدل چند فازی 25

2-6-4-2- اثر پارامترهای ریزساختاری روی سرعت تجزیه فرآیند 26

2-6-5- استحاله آستنیت به مارتنزیت 27

2-7- محیط های کوئنچ 29

2-7-1- اندازه گیری منحنی های سرمایش دما زمان کوئنچ کردن 29

2-7-2- مقایسه منحنی سرمایش آب-روغن 31

2-8- محیط پلیمری 31

2-8-1- اندازه پلیمر 37

2-8-2- اثرات ویسکوزیته محلول های پلیمری 38

2-8-3- تعیین شدت کوئنچ محلول های پلیمری 40

2-8-4- فاکتورهای موثر بر پایداری پلیمر 43

2-8-5- مقایسه منحنی های سرمایش آب- محلول پلیمری 45

2-9- مطالعه فرآیند تمپر کردن در فولادهای با ساختاردو فازی 46

2-10- تردی مارتنزیت تمپر شده 49

2-10-1- تاثیر عملیات حرارتی بین بحرانی بر تردی ناشی از تمپر کردن 52

2-11- بررسی های دیلاتومتری و پراش اشعه ایکس مراحل تمپر کردن 53

2-12- بررسی های ریزساختاری فرآیند تمپر کردن در فولاد های دو فازی 58

2-13- شکست 61

2-14- درصد شکست ترد یا نرم از طریق بررسی سطح شکست 65

2-15- اندازه گیری چقرمگی شکست کرنش صفحه ای (IC K) 67

2-15-1- اثر متغیرهای متالورژیکی بر KIC 72

فصل 3: روش تحقیق 76

3-1- تهیه نمونه 77

3-2- تعیین دماهای بحرانی 77

3-3- عملیات حرارتی های بین بحرانی 77

3-5-1- نرماله بین بحرانی 78

3-5-2- بین بحرانی آستنیته شده 78

3-5-3- مارتنزیت بین بحرانی 79

3-5-4- بین بحرانی مستقیم 79

3-4- متالوگرافی نمونه ها 79

3-5- آزمایش های مکانیکی 80

3-7-1- سختی 80

3-7-2-کشش 80

3-7-3- ضربه 81

3-6- بررسی سطوح شکست 82

مراجع 83

پیوست ها 87

  • لنگرلنگرلنگرلنگر
    لنگرمقدمه

لنگر

  • لنگرمقدمه

خواص مکانیکی متنوع فولادها باعث شده است که این آلیاژها جایگاه ویژه ای را در صنایع مختلف به خود اختصاص داده و به عنوان یک محصول استراتژیک در نظر گرفته  شوند . در میان فولادها ، فولادهای مافوق مستحکم جایگاه ویژه ای در مصارف صنعتی دارند . از این دسته ، فولادهای کم آلیاژ با کربن متوسط را می توان نام برد . کاربرد این فولادها غالباً در پمپ ها ، اتصال ها ، محورها و چرخ دنده ها بوده و همچنین به علت قابلیت سختی پذیری زیاد و چقرمگی و شکل پذیری مناسب ، در اجزای با مقاطع بزرگ و نیز صنایع هوا و فضا که از آن جمله می توان به مخازن تحت فشار و مخازن CNG اشاره کرد]3-1[

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

پایان نامه بررسی تاثیر عملیات حرارتی بین بحرانی و پارامترهای آن بر ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد کم آلیاژ کرم – مولیبدن دار

دانشکده مهندسی مواد و متالورژی

بررسی تاثیر عملیات حرارتی بین بحرانی و پارامترهای آن بر ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد کم آلیاژ کرم – مولیبدن دار

پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

در رشته مهندسی مواد گرایش شناسایی و انتخاب مواد

استاد راهنما:

دکتر بهروز قاسمی

دکتر جعفر راثی زاده غنی

مهر ماه  1392

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

فولادهای کربن متوسط کرم- مولیبدن دار که عمدتاً در مخازن تحت فشار مورد استفاده قرار     می گیرند به ترکیب همزمان استحکام و انعطاف پذیری نیازمند هستند و ریزساختار مرسومی که برای این فولادها پیشنهاد می شود مارتنزیت تمپر شده است اما معلوم شده است که این ریزساختار برای این کاربردها مناسب نیست .

از این رو برای دستیابی به خواص مکانیکی بهینه از عملیات حرارتی بین بحرانی به عنوان یکی از روش های عملیات حرارتی خاص برای فولادهایی با ساختار اولیه فریت – پرلیت استفاده می شود . در اثر این عملیات به ریزساختار دوفازی فریت – مارتنزیت می رسیم .

در این پروژه ، تاثیر عملیات حرارتی بین بحرانی بر روی فولاد AISI 4135 انجام گرفته است . برای انجام عملیات حرارتی از ریزساختارهای اولیه مختلف و دماهای بین بحرانی  به همراه عملیات حرارتی بین بحرانی مستقیم(بدون عملیات حرارتی اولیه) استفاده شده است. پارامترهای عملیات حرارتی متغیر دیگر به جز دمای بین بحرانی در این بررسی زمان نگه داری در دمای ثابت در ناحیه دو فازی می باشد که برای تعدادی از سیکل ها انجام شده است و نیز روی تمامی سیکل های انجام گرفته عملیات حرارتی تمپر کردن انجام گرفت و با ساختار مارتنزیت تمپر شده مرسوم مورد مقایسه قرار گرفت .

نتایج تحقیق از ترکیب مناسب استحکام ، انعطاف پذیری و انرژی ضربه با استفاده از عملیات حرارتی بین بحرانی که تمپر شده است را نشان می دهد. نتایج مطلوبی از فرآیندهای نرماله  و بین بحرانی و تمپر شده بدست آمده است که انعطاف پذیری بالاتری نسبت به فرآیند مارتنزیت تمپر شده داشته است . در فرآیند بین بحرانی آستنیته شده و تمپر شده در دمای بین بحرانی در دو محیط کوئنچ روغن و پلیمری ترکیب مناسب از خواص مکانیکی حاصل شده است .

نتایج بررسی سطوح شکست حاصل از آزمایش ضربه که در دمای C°50 – انجام گرفته است وجود دیمپل های عمیق و بزرگ در سیکل های بهینه با شکست نرم نسبت به شکست شبه کلیواژ در مارتنزیت تمپر شده را نشان می دهند.

واژه‌های کلیدی:عملیات حرارتی بین بحرانی، محیط کوئنچ، تمپر، شکست شناسی.

فهرست مطالب

فصل 1: مقدمه 10

10

1-1- مقدمه 11

فصل 2: مروری بر منابع 14

2-1- فولادهای آلیاژی 15

2-2- فرآیندهای عملیات حرارتی مرسوم فولاد AISI 4135 17

2-3- تعیین دماهای بحرانی با استفاده از ترکیب شیمیایی فولاد 19

2-4- عملیات حرارتی بین بحرانی 20

2-5- عملیات حرارتی بین بحرانی از دیدگاه نمودار آهن کربن 20

2-6- عملیات حرارتی بین بحرانی از دیدگاه ترمودینامیک و استحاله فازی 21

2-6-1-تشکیل آستنیت جزیی 22

2-6-2- سینتیک تشکیل آستنیت در فولادهای دو فازی 23

2-6-4- معادله دیفرانسیلی سینتیک تعمیم یافته آورامی در تجزیه چند فازی 23

2-6-4-1-تخمین پارامترهای مدل چند فازی 25

2-6-4-2- اثر پارامترهای ریزساختاری روی سرعت تجزیه فرآیند 26

2-6-5- استحاله آستنیت به مارتنزیت 27

2-7- محیط های کوئنچ 29

2-7-1- اندازه گیری منحنی های سرمایش دما زمان کوئنچ کردن 29

2-7-2- مقایسه منحنی سرمایش آب-روغن 31

2-8- محیط پلیمری 31

2-8-1- اندازه پلیمر 37

2-8-2- اثرات ویسکوزیته محلول های پلیمری 38

2-8-3- تعیین شدت کوئنچ محلول های پلیمری 40

2-8-4- فاکتورهای موثر بر پایداری پلیمر 43

2-8-5- مقایسه منحنی های سرمایش آب- محلول پلیمری 45

2-9- مطالعه فرآیند تمپر کردن در فولادهای با ساختاردو فازی 46

2-10- تردی مارتنزیت تمپر شده 49

2-10-1- تاثیر عملیات حرارتی بین بحرانی بر تردی ناشی از تمپر کردن 52

2-11- بررسی های دیلاتومتری و پراش اشعه ایکس مراحل تمپر کردن 53

2-12- بررسی های ریزساختاری فرآیند تمپر کردن در فولاد های دو فازی 58

2-13- شکست 61

2-14- درصد شکست ترد یا نرم از طریق بررسی سطح شکست 65

2-15- اندازه گیری چقرمگی شکست کرنش صفحه ای (IC K) 67

2-15-1- اثر متغیرهای متالورژیکی بر KIC 72

فصل 3: روش تحقیق 76

3-1- تهیه نمونه 77

3-2- تعیین دماهای بحرانی 77

3-3- عملیات حرارتی های بین بحرانی 77

3-5-1- نرماله بین بحرانی 78

3-5-2- بین بحرانی آستنیته شده 78

3-5-3- مارتنزیت بین بحرانی 79

3-5-4- بین بحرانی مستقیم 79

3-4- متالوگرافی نمونه ها 79

3-5- آزمایش های مکانیکی 80

3-7-1- سختی 80

3-7-2-کشش 80

3-7-3- ضربه 81

3-6- بررسی سطوح شکست 82

مراجع 83

پیوست ها 87

  • لنگرلنگرلنگرلنگر
    لنگرمقدمه

لنگر

  • لنگرمقدمه

خواص مکانیکی متنوع فولادها باعث شده است که این آلیاژها جایگاه ویژه ای را در صنایع مختلف به خود اختصاص داده و به عنوان یک محصول استراتژیک در نظر گرفته  شوند . در میان فولادها ، فولادهای مافوق مستحکم جایگاه ویژه ای در مصارف صنعتی دارند . از این دسته ، فولادهای کم آلیاژ با کربن متوسط را می توان نام برد . کاربرد این فولادها غالباً در پمپ ها ، اتصال ها ، محورها و چرخ دنده ها بوده و همچنین به علت قابلیت سختی پذیری زیاد و چقرمگی و شکل پذیری مناسب ، در اجزای با مقاطع بزرگ و نیز صنایع هوا و فضا که از آن جمله می توان به مخازن تحت فشار و مخازن CNG اشاره کرد]3-1[

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید