پایان نامه جوشکاری اصطکاکی کامپوزیت های زمینه فلزی

چکیده:

کامپوزیت مخلوطی در مقیاس ماکروسکوپیک از 2 تا چند ماده مختلف است که این مواد خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خود را حفظ کرده و مرز مشخصی را با یکدیگر تشکیل می دهند.

این مخلوط در مجموع و با توجه به برخی معیارها خواص بهتری از هر یک از اجزای تشکیل دهنده خود دارا می باشد. هر کامپوزیت عموماً 2 ناحیه متمایز یعنی فاز پیوسته و فاز ناپیوسته وجود دارند. روش های اتصال کامپوزیت ها به 3 صورت پروسه ذوبی، پروسه حالت جامد و دیگر انواع است. یکی از این روش ها جوشکاری اصطکاکی چرخشی می باشد.

این روش، روشی نسبتاً جدید و مناسب برای اتصال کامپوزیت های زمینه فلزی است . در این روش 2 قطعه نسبت به یکدیگر ثابت بوده و به یک صفحه نگهدارنده متصل اند و توسط ابزار مخصوص این روش، اتصال بین 2 کامپوزیت صورت می گیرد.

در این روش، ناحیه اتصال بسیاری از عیوب میکروساختاری موجود در روش های معمول اتصال مانند قوس الکتریکی ندارند.

تعداد صفحات 101 word

فهرست مطالب
* چکیده ۵
* فصل اول – کامپوزیت های زمینه فلزی
* مقدمه
* تعریف کامپوزیت
* تقسیم بندی مواد کامپوزیت
* نقاط قوت کامپوزیتها
* مهمترین موارد کاربرد کامپوزیت
* مصرف سرانه مواد کامپوزیتی در کشور
* کامپوزیت های زمینه فلزی
* دسته بندی مواد کامپوزیتی با زمینه فلزی
* ۲-۱-ترکیب مواد برای دستیابی به مواد کامپوزیتی با زمینه فلزی سبک
* ۱-۲-۱-تقویت و استحکام بخشی
* جدول۱-۱- ویژگی های تقویت کننده های غیر پیوسته ی نوعی برای آلومینیوم و منیزیم
* جدول ۱-۲- ظرفیت های خواص مربوط به مواد مرکب فلزی گوناگون
* شکل ۱-۳-استحکام کششی ویژه و مدول یانگ ویژه برای مواد کامپوزیتی رشته ای شبه ایزوتروپیک در مقایسه با بعضی آلیاژهای فلزی
* ۲-۲-۱- سیستم های آلیاژ زمینه
* ۳-۲-۱-تولید و فراورش کامپوزیت های شبکه فلزی
* شکل ۱-۴- متالوژی ذوب MMC
* شکل ۱-۵- تکنیک نفوذ تحت فشار گاز
* شکل ۱-۶-ریخته گری تحت فشار مستقیم و غیر مستقیم
* فصل دوم – جوشکاری اصطکاکی
* دسته بندی روش های اتصال
* جوشکاری پرتو لیزری
* جوشکاری پرتو الکترونی
* جوشکاری تخلیه بار دستگاه الکترونی
* پروسه های حالت جامد
* جوشکاری اصطکاکی ایستایی
* دیگر انواع پروسه ها
* باند فاز مایع گذرا ( (TLP
* لحیم نرم(SD)
* باند چسبنده (AB)
* الیاژهای منیزیوم
* الیاژهای تیتانیوم
* شکل ۲-۱
* بی نقصی اتصال، ترمیم خواص مکانیکی
* جوشکاری اصطکاکی
* اتصالات لب به لب
* شکل۲-۲ محکم کردن قطعه کارها برروی صفحه پشتی
* شکل۲-۳ چرخش دستگاه
* شکل۲-۴ فرورفتن دستگاه در خط اتصال تا زمانی که شانه دستگاه برروی سطح قطعه کار قرار گیرد و پین در فاصله اندکی با صفحه پشتی قرار گیردزمان اندکی توقف کردهدستگاه و قطعه کار با یکدیگر زاویه Ө دارند
* شکل ۲-۵ نیرویی در خط لب به لب به دستگاه وارد کرده،تا با سرعتی مطلوب حرکت کند،در حالیکه نیروی نرمالی به دستگاه در جهت عمود وارد می کنیم
* شکل ۲-۶
* شکل۲-۷ تغییرات استحکام در طول خط اتصال (لب به لب)
* اتصالات رویهم
* شکل۲-۸ دستگاه جوشکاری برای اتصالات رویهم
* شکل۲-۹ شکاف در اتصالات رویهم
* دیگر انواع اتصالات
* شکل۲-۱۰ اتصالات لب به لب،b اتصالات رویهم
* قرار دادها و اصطلاحات
* شکل۲-۱۱ مجموعه اصطلاحات
* شکل۲-۱۲ فرورفتن شانه دستگاه
* شکل۲-۱۳
* شکل۲-۱۴ تست کششی با رعایت جهت جوشکاری در ورقه و صفحه فلزی
* شکل۲-۱۵ پروفیل کلی اتصال لب به لب
* شکل۲-۱۶ دیگر پروفیل های اتصال
* مقدمه
* شکل ۲-۱۷ نمایش شماتیک پروسه ی FSW برای جوشکاری اتصالی ته قنداقی ابزار FSW در راستای اتصال چرخیده و حرکت میکند تا پروسه ی جوش را انجام دهد
* آزمایش
* شکل شماره ۲-۱۸ ا بزار کار شده مورد استفاده برای پروسه ی FSW
* شکل شماره ۲-۱۹ نمای شماتیک از ماشین کاری نمونه های شارپی و جداسازی آنها از صفحات FSW و ابعاد نمونه های مورد استفاده برای آزمایش
* نتایج و بحث
* مشخصات میکروساختاری
* شکل شماره ۲-۲۰ صفحه ی کامپوزیتی جوشکاری شده به روش اصطکاکی جنبشی سطح در تماس با شانه (a) و سطح مقابل (b)
* شکل شماره ۲-۲۱ نمایش شماتیک از سطح مقطع FSW
* شکل شماره ۲-۲۲ میکروگراف های اپتیکی با مشخصات ماکروسکوپیک سطح مقطع های کامپوزیت های W6A20A (a) W7A10A (b) با تکنیک FSW
* شکل شماره (۲-۲۳) مایکروگراف های اپتیکی سطح مقطع های صفحات FSW (در راستای y) تغییر از مواد پایه (سمت چپ) و سمت روبروی منطقه ی FSW (سمت راست) برای W6A20A (a) و W7A10A (b)
* شکل شماره (۲-۲۴) تاثیرات FSW بر روی اندازه ی دانه ی ماتریس آلومینیوم برای W6A20A ماده ی پایه (a) و ناحیه ی جوشکاری شده (b)
* شکل شماره (۲-۲۵) روش ورونی اعمال شده بر روی ماده پایه (a) و ناحیه ی FSW (b) مربوط به کامپوزیت W6A20A
* شکل شماره (۲-۲۶) نتایج روش ورونی انجام شده بر روی کامپوزیت W6A20A در حالت پایه و پس از اعمال FSW
* شکل شماره (۲-۲۷) نتایج روش ورونی انجام شده بر روی کامپوزیت W7A10A در حالت پایه و پس از اعمال FSW
* اندازه گیری های میکرو سختی
* آزمایش های ابزاری ضربه شارپی
* شکل شماره (۲-۲۸) پروفیل های ریز سختی سطح مقطع های کامپوزیت های FSW (a) W6A20A و (b)W7A10A
* شکل شماره (۲-۲۹) مقایسه ی نمودارهای بارگذاری بر حسب زمان برای کامپوزیت های W6A20A(a) و (b)W7A10A ماده ی پایه (BM) و جوش اصطکاکی جنبشی (FSW)
* شکل ۲-۳۰ انرژی های آغاز و توسعه برای کامپوزیت های FSW و پایه W6A20A (a) , W7A10A(b)
* سطوح شکست
* شکل۲-۳۱ سطوح شکست دو مقادیر کم نمونه های آزمایشی ضربه ای شارپی مدل پایه (a) و FSW (b) برای کامپوزیت W6A20A و مدل پایه (c) و FSW (d) برای کامپوزیت W7A10A
* شکل ۲-۳۲ مایکروگراف های SEM سطوح شکست نمونه های آزمایشی ضربه ای شارپی کامپوزیت W6A20A پایه (a,c) و FSW (b,d)
* شکل ۲-۳۳ مایکروگراف های SEM سطوح شکست نمونه های آزمایشی ضربه ای شارپی کامپوزیت W7A10A (a,c) و FSW (b,d)
* جدول۲-۲ نتایج اندازه گیری های تحلیل تصویر انجام شده بر روی اجزای مستحکم کننده و ابعاد دانه ی ماتریس برای کامپوزیت های W7A10A و W6A20A قبل و بعد از FSW
* جدول۲- ۳ نتایج آزمایشات ضربه ای مدرج شارپی بر روی کامپوزیت های پایه و FSW
* فصل سوم – نتایج
* ۳-۱ نتایج
* منابع

دانلود مجموعه مقاله و فایل آموزشی با موضوع گرافن ( Graphene )

گرافن ویژگی های زیادی دارد که می تواند کاربردهای مختلفی داشته باشد. گرافن بسیار نازک است و از لحاظ مکانیکی بسیار محکم بوده و ماده ای شفاف و یک رسانای انعطاف پذیر است. در یک محدوده وسیع چه با تغلیظ شیمیایی و چه با به کارگیری یک میدان الکتریکی، می توان رسانایی گرافن را بهبود بخشید.

 مقالات و کتاب های PDF درباره شناخت گرافن ، کاربردها  ، روش تولید و مطالعات تخصصی 

حجم کل : 21.5 مگابایت

فرمت : PDF, PPT

زبان: فارسی

<< پس از ثبت ایمیل و ادامه عملیات خرید لینک دانلود برای شما ارسال می شود >>

تحقیق کاربرد الیاف طبیعی در کامپوزیت ها

کاربرد الیاف طبیعی در کامپوزیت ها تاریخچه مواد کامپوزیتی و الیاف طبیعی به هزاران سال پیش بر میگرد د. زمانی که مردم از هرماده ای که در دسترس بود برای ساخت پناهگاه ، خانه و دیوار استفاده میکردن د. طبق اسنادموجود ، حداقل از 3000 سال پیش ، مصریان برای ساخت دیوار های ساختمان ، مواد رسی را باکاه تقویت میکردند. محصولات چوببی نیز از همان زمان وجود داشته و استفاده میشدند. این مواد طبیعی سازگار با محیط زیست به شکل ها و صورت خای بسیاری تبدیل میشدند.اواع گوناگون الیاف به وفور در طبیعت یافت میشوند و گونه های آن در نقاط مختلف جهان متفاوت است . این الیاف نخست به عنوان مواد پرکننده سازه ای در گل و رس برای ساخت خشت و ا نواع مختلف آجر بکار گرفته میشدند. در این کاربرد ها الیاف باعث افزایش صلبیت و سفتی ماده شد ه و یکپارچگی ساختاری را برای ملات به ارمغان می آور د.علاوه بر این ،الیاف طبیعی ازدیر باز در تولید منسوجات گوناگوت از جمله پوشاک ،کف پوش مبلمان ، پرده و..استفاده مشدهند.ارزان ترین نوع الیاف تقویت کننده E 40 سال گذشته الیاف شیشه نوع - در هر حال در طول 50بوده و به همین علت بطور گستر ده ای در صنعت پلاستیک های تقویت شدهب ا الیاف به کاردر مقایسه با الیاف تقویت کننده پیشرفته همانند کربن E گرفتهشده اس ت. الیاف شیشه نوع2.5 گرم بر سانتیمتر - حدود 2.6 ) « ،آرامید ، گرافیت ،بورو و... ارزان تر و با توجه به چگالی آمکعب ) نسبتا سنگین است. الیاف شیشه کاملا طبیعی نییست و به سادگی به چرخه طبیعت برنمگردد. در نتیجه جستجو برای یافتن الیاف طبیعی در دسترس و کاربرد آن در ساختکامپوزیت هایی با ویژگی های مطلوب (از نظر کارایی ،هزینه و دوام ) همچنان ادامه دار د. به نظرمیرسد سبه کار گیری الیاف طبیعی هنوز در مراحل اولیه آزمایشگاهی قرار دارد و به حدی نرسیده است که توسط صنعت کامپوزیت مورد توجه قرار گیر د. این طور به نظر میرسد که کامپوزیتهای الیاف طبیعی کاربرد هایی در بازار خودرو ، لوازم ورزشی حمل ونقل پیدا کرده ان د.VRTM و RTM) لایه چینی و تزریق رزین ، BMC، SMC ، این محصولات از روشهای)ساخته میشوند.

بررسی تاثیر تیتانیم و کربن بر ریزساختار و خواص سایشی کامپوزیت Fe - TiC

عنوان پایان نامه: بررسی تاثیر تیتانیم و کربن بر ریزساختار و خواص سایشی کامپوزیت

فرمت فایل: word

تعداد صفحات: 85

شرح مختصر:

هدف اصلی در این پروژه بررسی تغییر درصد تیتانیم و کربن بر روی ریز ساختار و خواص سایشی مکانیکی کامپوزیت فروتیک( Fe/TiC ) است.

نتایج حاصله نشان داده است که با کنترل ترکیب شیمیایی، نوع عملیات حرارتی، اصلبح روش ساخت و سرعت انجمادی قطعه می توان ریز ساختار زمینه، نحوه توزیع ذرات سرامیکی (TiC) و میانگین اندازه ذرات ( TiC) و تعداد آنها در واحد سطح و شکل آنها و کسر حجمی آن و در نهایت چگالی کامپوزیت که منجر به خواص سایشی و مکانیکی متفاوت می گردد را کنترل نمود.

افزایش مقدار کربن و تیتانیم باعث افزایش مقدار کاربید تیتانیم، سختی، مقاومت به سایش و اندازه ذرات کاربیدی می شود در حالی که چگالی کامپوزیت کاهش می یابد

فهرست مطالب

فصل اول : مقدمه

مقدمه

فصل دوم : مروری بر منابع

1-2- عوامل مؤثر بر خواص کامپوزیتها

2-2- تقسیم بندی کامپوزیتها

3-2- تریبولوژی و تریبوسیستم

1-3-2- تعریف سایش و عوامل اثر گذار روی آن

2-3-2- انواع مکانیزم های سایش

1-2-3-2- سایش چسبان

2-2-3-2- سایش خراشان

3-2-3-2- سایش خستگی

4-2-3-2- سایش ورقه ای

5 -2-3-2- سایش اکسایش

3-3-2- پارامتر سایش

4-3-2- رابطه بین مقاومت به سایش و سختی

5 -3-2- منحنی سایش

4-2- کامپوزیت فروتیک

1-4-2- انواع کامپوزیت های فروتیک

1-1-4-2- کامپوزیت هایی که با کوئینچ سخت می شوند

 2-1-4-2- کامپوزیت هایی که با پیر سختی سخت می شوند

2-4-2- روشهای ساخت فروتیک

1-2-4-2- ساخت کامپوزیت به صورت غیر همزمان

الف) پراکنده کردن ذرات فاز دوم

ب) روش پاششی

ج) تزریق مذاب فلزی

2-2-4-2- ساخت فروتیک به صورت همزمان ( insitu)

الف) سنتز خود احتراقی (SHS)

ب) XD

ج) دمش گاز واکنش دهنده

د) اکسایش مستقیم فلز( DIMOX)

ه) primex

و) واکنش حین تزریق

ز) واکنش شیمیایی در داخل مذاب

ح) روش آلیاژسازی مکانیکی

ط) متالورژی پودر

ی) احیای کربوترمال

ک) احیای ترمیت

ل) روش سطحی

3-4-2- خواص کامپوزیت های فروتیک

1-3-4-2- سختی

2-3-4-2- استحکام

3-3-4-2- مدول الاستیکی

4-3-4-2- مقاومت به سایش

پارامترهای موثر روی سایش

 الف) کسر حجمی کاربید تیتانیم

ب) اندازه ذرات و شکل آنها

ج) نوع زمینه

د) کاربید های ریخته گری

 ه) عملیات حرارتی و سرعت سرد کردن زمینه

و) نیرو در دستگاه pin on Disk

ز) عیوب در قطعات

ح) اثر ذوب مجدد

5-3-4-2- ماشین کاری

6-3-4-2- عملیات حرارتی

7-3-4-2- جذب ارتعاش

8-3-4-2- دانسیته

9-3-4-2- فرسایش

فصل سوم : مطالعه موردی

1 -3- روش تحقیق

1-1-3 - مواد اولیه

2-1-3- عملیات ذوب و ریخته‌گری

3-1-3- آماده سازی نمونه‌ها

4-1-3- آنالیز نمونه‌ها

5-1-3- متالوگرافی

6-1-3- آزمایش سختی

7-1-3- تست سایش

2-3-بیان نتایج

1-2-3- ریزساختار نمونه‌های حاوی مقادیر مختلف کربن با تیتانیم ثابت

2-2-3- ریزساختار نمونه‌های حاوی مقادیر مختلف تیتانیم با کربن ثابت

3-2-3- تاثیر درصد کربن بر خواص نمونه‌ها

4-2-3-تاثیر درصد تیتانیم بر خواص نمونه‌ها

5-2-3- نتایج پراش اشعه ایکس

6-2-3- تأثیر درصد کربن بر خواص سایشی نمونه‌ها

7-2-3- تأثیر درصد تیتانیم بر خواص سایشی نمونه‌ها

 3-3- بحث نتایج

1-3-3- بررسی تشکیل فاز کاربید تیتانیم

2-3-3- مطالعه مسیر انجماد در کامپوزیت Fe-TiC

3-3-3- تأثیر درصد کربن بر ریزساختار کامپوزیت فروتیک

4-3-3- تأثیر درصد تیتانیم بر ریزساختار نمونه‌ها

5-3-3- تأثیر درصد کربن بر چگالی کامپوزیت Fe-TiC

6-3-3- تأثیر مقدار کربن بر سختی کامپوزیت Fe-TiC

7-3-3- تأثیر مقدار کربن بر خواص سایشی کامپوزیت Fe-TiC

8 -3-3- تأثیر مقدار تیتانیم بر چگالی نمونه‌ها

9-3-3- تأثیر مقدار تیتانیم بر سختی کامپوزیت Fe-TiC

10-3- 3-تاثیر مقدار تیتانیم بر خواص سایشی کامپوزیت

11-3-3- بررسی سطوح سایش

 فصل چهارم : نتیجه گیری و پیشنهادها

1-4 نتیجه گیری

2-4پیشنهادها

 منابع و مراجع

فهرست اشکال

 فصل اول :مقدمه

شکل (1-1) برخی کاربردهای فروتیک

فصل دوم : مروری بر منابع

شکل (1-2) دسته بندی کامپوزیتها

شکل (2-2) خراش در وضعیتهای مختلف

شکل (3-2) رابطه بین سختی و مقاومت به خراش

شکل (4-2) خواص کامپوزیت فروتیک

شکل (5-2) دسته بندی روشهای ساخت کامپوزیت فروتیک

شکل (6-2) نحوه توزیع ذرات TiC در روش SHS

شکل (7-2) افزایش دما در SHS

شکل (8-2) تغییرات دمایی احتراق بر حسب زمان در SHS

شکل (9-2) اثر دمای پیش گرم روی سرعت و گرمای واکنش در SHS

شکل (10-2) تغییرات دما بر حسب زمان به ازای مقادیر مختلف Al

شکل (11-2) اثر درصد Fe روی دمای احتراق در روش SHS

 شکل (12-2) شماتیک تولید فروتیک به روش دمش

 شکل( 13-2) پروفیل نفوذی Ti و C در روشInsitu

شکل (14-2) اثر درصد Ti روی اندازه TiC

شکل(15-2) شماتیک روش In mold و رسم تغییرات دمایی آن

شکل (16-2) آسیاب ماهواره ای

شکل (17-2) تاثیر عملیات حرارتی رو ی دما و سرعت واکنش SHS

شکل(18-2) شماتیکی از فرآیند و مراحل میانی و تکمیلی آن

شکل(19-2) مقایسه کاهش سختی بر اثر دما در سه ماده مختلف

شکل(20-2) تصویر میکروسکوپ نوری مقطع اچ نشده دو نمونه

شکل (21-2) تصویر میکروسکوپ نوری دو نمونه دیگر

شکل(22-2) تغییرات اندازه متوسط و تعداد ذرات TiC بر اثر سرعت سرد کردن

فصل سوم : مطالعه موردی

شکل (1-3) مراحل عملی تهیه نمونه‌ها و انجام آزمایشها

شکل (2-3) تصویر شماتیک نمونه‌های ریخته‌گری شده

شکل (3-3) تصویر شماتیک از دستگاه سایش پین و دیسک

شکل (4-3) تصاویر میکروسکوپ نوری از نمونه‌ها در حالت اچ نشده (تیتانیم ثابت)

شکل (5-3) تصاویر میکروسکوپ نوری از نمونه‌ها در حالت اچ شده (تیتانیم ثابت)

شکل (6-3) تصاویر میکروسکوپ نوری از نمونه‌ها در حالت اچ نشده (کربن ثابت)

شکل (7-3) تصاویر میکروسکوپ نوری از نمونه‌ها در حالت اچ شده (کربن ثابت)

شکل (8-3) الگوی پراش اشعه ایکس در نمونه‌های با کربن مختلف

شکل (9-3) الگوی پراش اشعه ایکس در نمونه‌های با مقادیر مختلف تیتانیم

شکل (10-3) تصویر میکروسکوپ الکترونی از ریزساختار نمونه C 5/3-Ti 10-Fe

شکل (11-3) الگوی پراش اشعه ایکس از نمونه C 5/3-Ti 10-Fe

شکل (12-3) تصویر میکروسکوپ نوری از نمونه C 5/3-Ti 10-Fe در حالت اچ شده

شکل (13-3) گوشه‌ غنی از آهن دیاگرام سه‌تایی Fe-Ti-C

شکل (14-3) تصویر میکروسکوپ الکترونی از نمونه C 5/3-Ti 10-Fe در حالت اچ نشده

شکل (15-3) ریزساختار نمونه‌ها در حالت اچ شده (تیتانیم ثابت)

شکل (16-3) تغییرات میانگین اندازه ذرات با مقادیر مختلف کربن

شکل (17-3) تأثیر درصد وزنی کربن بر روی چگالی ذرات در واحد سطح

شکل (18-3) تأثیر درصد وزنی کربن بر روی درصد کسر حجمی کاربید تیتانیم

شکل (19-3) تصویر میکروسکوپ الکترونی از نمونه C 5/2-Ti 4-Fe

شکل (20-3) ریزساختار نمونه‌ها در حالت اچ شده (کربن ثابت)

شکل (21-3) تغییرات میانگین اندازه ذرات در اثر تغییر درصد وزنی تیتانیم

شکل (22-3) تأثیر درصد وزنی تیتانیم بر روی چگالی ذرات در واحد سطح

شکل (23-3) تأثیر درصد تیتانیم بر روی درصد کسر حجمی کاربید رسوب کرده

شکل (24-3) تأثیر درصد وزنی کربن بر روی چگالی کامپوزیت فروتیک

شکل (25-3) تأثیر مقدار کربن بر سختی کامپوزیت (تیتانیم ثابت)

شکل (26-3) نمودار تغییرات کاهش وزن بر حسب مسافت لغزش (تیتانیم ثابت )

شکل (27-3) تأثیر مقدار تیتانیم بر چگالی کامپوزیت

 شکل (28-3) تأثیر مقدار تیتانیم بر سختی کامپوزیت

شکل (29-3) تغییرات کاهش وزن نمونه‌ها بر حسب مسافت لغزش (کربن ثابت)

شکل (30-3) تأثیر سختی به کاهش وزن کامپوزیت

شکل (31-3) تأثیر درصد حجمی کاربید تیتانیم به کاهش وزن کامپوزیت

شکل (32-3) تغییرات کاهش وزن دیسک بر حسب مسافت لغزش

شکل (33-3) تصویر میکروسکوپ الکترونی از سطح سایش نمونه C 5/3-Ti 10-Fe

شکل (34-3) تصویر میکروسکوپ الکترونی از سطح مقطع عمود بر سطح سایش

شکل (35-3) تصویر میکروسکوپ الکترونی از سطح سایش نمونه C 5/3-Ti 10-Fe

شکل (36-3) عیوب زیر سطحی در نمونه C 5/3-Ti 10-Fe پس از سایش

فهرست جداول

جدول (1-1) برخی کامپوزیتهای زمینه فلزی با استحکام دهنده غیر فلزی

جدول (2-1) ترکیب خواص کامپوزیت فروتیک در مقایسه با فولاد و WC-Co

جدول(1-2) فرآیندهای سنتز تقویت کننده به روش درجا

جدول(2-2) تقسیم بندی واکنشهای SHS برای سیستمهای دوجزیی

جدول(3-2) مقایسه مقاومت سایشی فروتیک با چدن سفید

جدول(1-3) ترکیب شیمیایی مواد اولیه مصرف شده

جدول (2-3) ترکیب شیمیایی نمونه‌های ریخته‌گری شده

جدول (3-3) تأثیر درصد کربن بر خواص نمونه‌ها

جدول (4-3) تأثیر درصد تیتانیم بر خواص کامپوزیت

جدول (5-3) تأثیر درصد کربن بر خواص سایشی نمونه‌ها و دیسک فولادی

جدول (6-3) تأثیر درصد تیتانیم بر خواص سایشی نمونه‌ها و دیسک فولادی

بررسی تاثیر تیتانیم و کربن بر ریزساختار و خواص سایشی کامپوزیت Fe - TiC

چکیده :

هدف اصلی در این پروژه بررسی تغییر درصد تیتانیم و کربن بر روی ریز ساختار و خواص سایشی مکانیکی کامپوزیت فروتیک( Fe/TiC ) است.

نتایج حاصله نشان داده است که با کنترل ترکیب شیمیایی، نوع عملیات حرارتی، اصلبح روش ساخت و سرعت انجمادی قطعه می توان ریز ساختار زمینه، نحوه توزیع ذرات سرامیکی (TiC) و میانگین اندازه ذرات ( TiC) و تعداد آنها در واحد سطح و شکل آنها و کسر حجمی آن و در نهایت چگالی کامپوزیت که منجر به خواص سایشی و مکانیکی متفاوت می گردد را کنترل نمود.

افزایش مقدار کربن و تیتانیم باعث افزایش مقدار کاربید تیتانیم، سختی، مقاومت به سایش و اندازه ذرات کاربیدی می شود در حالی که چگالی کامپوزیت کاهش می یابد.

تعداد صفحات 95 word

فهرست مطالب

«عنوان» « صفحه»

فصل اول : مقدمه

مقدمه 1

فصل دوم : مروری بر منابع

1-2- عوامل مؤثر بر خواص کامپوزیتها 6

2-2- تقسیم بندی کامپوزیتها 7

3-2- تریبولوژی و تریبوسیستم 9

1-3-2- تعریف سایش و عوامل اثر گذار روی آن 10

2-3-2- انواع مکانیزم های سایش 10

1-2-3-2- سایش چسبان 10

2-2-3-2- سایش خراشان 11

3-2-3-2- سایش خستگی 12

4-2-3-2- سایش ورقه ای 12

5 -2-3-2- سایش اکسایش 12

3-3-2- پارامتر سایش 13

4-3-2- رابطه بین مقاومت به سایش و سختی 13

5 -3-2- منحنی سایش 14

4-2- کامپوزیت فروتیک 14

1-4-2- انواع کامپوزیت های فروتیک 15

1-1-4-2- کامپوزیت هایی که با کوئینچ سخت می شوند 15

2-1-4-2- کامپوزیت هایی که با پیر سختی سخت می شوند 16

2-4-2- روشهای ساخت فروتیک 17

1-2-4-2- ساخت کامپوزیت به صورت غیر همزمان 18

الف) پراکنده کردن ذرات فاز دوم 18

ب) روش پاششی 19

ج) تزریق مذاب فلزی 19

2-2-4-2- ساخت فروتیک به صورت همزمان ( insitu) 20

الف) سنتز خود احتراقی (SHS) 20

ب) XD 26

ج) دمش گاز واکنش دهنده 26

د) اکسایش مستقیم فلز( DIMOX) 27

ه) primex 28

و) واکنش حین تزریق 28

ز) واکنش شیمیایی در داخل مذاب 28

ح) روش آلیاژسازی مکانیکی 31

ط) متالورژی پودر 34

ی) احیای کربوترمال 35

ک) احیای ترمیت 35

ل) روش سطحی 35

3-4-2- خواص کامپوزیت های فروتیک 36

1-3-4-2- سختی 36

2-3-4-2- استحکام 37

3-3-4-2- مدول الاستیکی 37

4-3-4-2- مقاومت به سایش 37

پارامترهای موثر روی سایش 38

الف) کسر حجمی کاربید تیتانیم 38

ب) اندازه ذرات و شکل آنها 38

ج) نوع زمینه 39

د) کاربید های ریخته گری 40

ه) عملیات حرارتی و سرعت سرد کردن زمینه 40

و) نیرو در دستگاه pin on Disk 40

ز) عیوب در قطعات 41

ح) اثر ذوب مجدد 41

5-3-4-2- ماشین کاری 41

6-3-4-2- عملیات حرارتی 41

7-3-4-2- جذب ارتعاش 41

8-3-4-2- دانسیته 42

9-3-4-2- فرسایش 42

فصل سوم : مطالعه موردی

1 -3- روش تحقیق 43

1-1-3 - مواد اولیه 44

2-1-3- عملیات ذوب و ریخته‌گری 45

3-1-3- آماده سازی نمونه‌ها 45

4-1-3- آنالیز نمونه‌ها 46

5-1-3- متالوگرافی 47

6-1-3- آزمایش سختی 47

7-1-3- تست سایش 48

2-3-بیان نتایج

1-2-3- ریزساختار نمونه‌های حاوی مقادیر مختلف کربن با تیتانیم ثابت 49

2-2-3- ریزساختار نمونه‌های حاوی مقادیر مختلف تیتانیم با کربن ثابت 52

3-2-3- تاثیر درصد کربن بر خواص نمونه‌ها 55

4-2-3- تاثیر درصد تیتانیم بر خواص نمونه‌ها 55

5-2-3- نتایج پراش اشعه ایکس 56

6-2-3- تأثیر درصد کربن بر خواص سایشی نمونه‌ها 59

7-2-3- تأثیر درصد تیتانیم بر خواص سایشی نمونه‌ها 60

3-3- بحث نتایج

1-3-3- بررسی تشکیل فاز کاربید تیتانیم 61

2-3-3- مطالعه مسیر انجماد در کامپوزیت Fe-TiC 65

3-3-3- تأثیر درصد کربن بر ریزساختار کامپوزیت فروتیک 66

4-3-3- تأثیر درصد تیتانیم بر ریزساختار نمونه‌ها 73

5-3-3- تأثیر درصد کربن بر چگالی کامپوزیت Fe-TiC 78

6-3-3- تأثیر مقدار کربن بر سختی کامپوزیت Fe-TiC 78

7-3-3- تأثیر مقدار کربن بر خواص سایشی کامپوزیت Fe-TiC 79

8 -3-3- تأثیر مقدار تیتانیم بر چگالی نمونه‌ها 80

9-3-3- تأثیر مقدار تیتانیم بر سختی کامپوزیت Fe-TiC 81

10-3- 3-تاثیر مقدار تیتانیم بر خواص سایشی کامپوزیت 82

11-3-3- بررسی سطوح سایش 86

فصل چهارم : نتیجه گیری و پیشنهادها

1-4 نتیجه گیری 92

2-4پیشنهادها 94

منابع و مراجع 95

فهرست اشکال

« شماره شکل» « صفحه»

فصل اول :مقدمه

شکل (1-1) برخی کاربردهای فروتیک 4

فصل دوم : مروری بر منابع

شکل (1-2) دسته بندی کامپوزیتها 8

شکل (2-2) خراش در وضعیتهای مختلف 11

شکل (3-2) رابطه بین سختی و مقاومت به خراش 13

شکل (4-2) خواص کامپوزیت فروتیک 15

شکل (5-2) دسته بندی روشهای ساخت کامپوزیت فروتیک 17

شکل (6-2) نحوه توزیع ذرات TiC در روش SHS 21

شکل (7-2) افزایش دما در SHS 21

شکل (8-2) تغییرات دمایی احتراق بر حسب زمان در SHS 22

شکل (9-2) اثر دمای پیش گرم روی سرعت و گرمای واکنش در SHS24

شکل (10-2) تغییرات دما بر حسب زمان به ازای مقادیر مختلف Al 25

شکل (11-2) اثر درصد Fe روی دمای احتراق در روش SHS 25

شکل (12-2) شماتیک تولید فروتیک به روش دمش 27

شکل( 13-2) پروفیل نفوذی Ti و C در روش Insitu 29

شکل (14-2) اثر درصد Ti روی اندازه TiC 30

شکل(15-2) شماتیک روش In mold و رسم تغییرات دمایی آن 31

شکل (16-2) آسیاب ماهواره ای 32

شکل (17-2) تاثیر عملیات حرارتی رو ی دما و سرعت واکنش SHS 33

شکل(18-2) شماتیکی از فرآیند و مراحل میانی و تکمیلی آن 34

شکل(19-2) مقایسه کاهش سختی بر اثر دما در سه ماده مختلف 36

شکل(20-2) تصویر میکروسکوپ نوری مقطع اچ نشده دو نمونه 38

شکل (21-2) تصویر میکروسکوپ نوری دو نمونه دیگر 39

شکل(22-2) تغییرات اندازه متوسط و تعداد ذرات TiC بر اثر سرعت سرد کردن 40

فصل سوم : مطالعه موردی

شکل (1-3) مراحل عملی تهیه نمونه‌ها و انجام آزمایشها 44

شکل (2-3) تصویر شماتیک نمونه‌های ریخته‌گری شده 46

شکل (3-3) تصویر شماتیک از دستگاه سایش پین و دیسک 48

شکل (4-3) تصاویر میکروسکوپ نوری از نمونه‌ها در حالت اچ نشده (تیتانیم ثابت) 50

شکل (5-3) تصاویر میکروسکوپ نوری از نمونه‌ها در حالت اچ شده (تیتانیم ثابت) 51

شکل (6-3) تصاویر میکروسکوپ نوری از نمونه‌ها در حالت اچ نشده (کربن ثابت) 53

شکل (7-3) تصاویر میکروسکوپ نوری از نمونه‌ها در حالت اچ شده (کربن ثابت) 54

شکل (8-3) الگوی پراش اشعه ایکس در نمونه‌های با کربن مختلف 57

شکل (9-3) الگوی پراش اشعه ایکس در نمونه‌های با مقادیر مختلف تیتانیم 58

شکل (10-3) تصویر میکروسکوپ الکترونی از ریزساختار نمونه C 5/3-Ti 10-Fe 62

شکل (11-3) الگوی پراش اشعه ایکس از نمونه C 5/3-Ti 10-Fe 63

شکل (12-3) تصویر میکروسکوپ نوری از نمونه C 5/3-Ti 10-Fe در حالت اچ شده 63

شکل (13-3) گوشه‌ غنی از آهن دیاگرام سه‌تایی Fe-Ti-C 66

شکل (14-3) تصویر میکروسکوپ الکترونی از نمونه C 5/3-Ti 10-Fe در حالت اچ نشده 68

شکل (15-3) ریزساختار نمونه‌ها در حالت اچ شده (تیتانیم ثابت) 69

شکل (16-3) تغییرات میانگین اندازه ذرات با مقادیر مختلف کربن 70

شکل (17-3) تأثیر درصد وزنی کربن بر روی چگالی ذرات در واحد سطح 71

شکل (18-3) تأثیر درصد وزنی کربن بر روی درصد کسر حجمی کاربید تیتانیم 72

شکل (19-3) تصویر میکروسکوپ الکترونی از نمونه C 5/2-Ti 4-Fe 74

شکل (20-3) ریزساختار نمونه‌ها در حالت اچ شده (کربن ثابت) 75

شکل (21-3) تغییرات میانگین اندازه ذرات در اثر تغییر درصد وزنی تیتانیم 76

شکل (22-3) تأثیر درصد وزنی تیتانیم بر روی چگالی ذرات در واحد سطح 77

شکل (23-3) تأثیر درصد تیتانیم بر روی درصد کسر حجمی کاربید رسوب کرده 77

شکل (24-3) تأثیر درصد وزنی کربن بر روی چگالی کامپوزیت فروتیک 78

شکل (25-3) تأثیر مقدار کربن بر سختی کامپوزیت (تیتانیم ثابت) 79

شکل (26-3) نمودار تغییرات کاهش وزن بر حسب مسافت لغزش (تیتانیم ثابت ) 80

شکل (27-3) تأثیر مقدار تیتانیم بر چگالی کامپوزیت 81

شکل (28-3) تأثیر مقدار تیتانیم بر سختی کامپوزیت 82

شکل (29-3) تغییرات کاهش وزن نمونه‌ها بر حسب مسافت لغزش (کربن ثابت) 83

شکل (30-3) تأثیر سختی به کاهش وزن کامپوزیت 85

شکل (31-3) تأثیر درصد حجمی کاربید تیتانیم به کاهش وزن کامپوزیت 85

شکل (32-3) تغییرات کاهش وزن دیسک بر حسب مسافت لغزش 86

شکل (33-3) تصویر میکروسکوپ الکترونی از سطح سایش نمونه C 5/3-Ti 10-Fe 88

شکل (34-3) تصویر میکروسکوپ الکترونی از سطح مقطع عمود بر سطح سایش 88

شکل (35-3) تصویر میکروسکوپ الکترونی از سطح سایش نمونه C 5/3-Ti 10-Fe 89

شکل (36-3) عیوب زیر سطحی در نمونه C 5/3-Ti 10-Fe پس از سایش 90

فهرست جداول

«شماره جدول» « صفحه»

جدول (1-1) برخی کامپوزیتهای زمینه فلزی با استحکام دهنده غیر فلزی 2

جدول (2-1) ترکیب خواص کامپوزیت فروتیک در مقایسه با فولاد و WC-Co 4

جدول(1-2) فرآیندهای سنتز تقویت کننده به روش درجا 9

جدول(2-2) تقسیم بندی واکنشهای SHS برای سیستمهای دوجزیی 23

جدول(3-2) مقایسه مقاومت سایشی فروتیک با چدن سفید 37

جدول(1-3) ترکیب شیمیایی مواد اولیه مصرف شده 45

جدول (2-3) ترکیب شیمیایی نمونه‌های ریخته‌گری شده 46

جدول (3-3) تأثیر درصد کربن بر خواص نمونه‌ها 55

جدول (4-3) تأثیر درصد تیتانیم بر خواص کامپوزیت 56

جدول (5-3) تأثیر درصد کربن بر خواص سایشی نمونه‌ها و دیسک فولادی 59

جدول (6-3) تأثیر درصد تیتانیم بر خواص سایشی نمونه‌ها و دیسک فولادی 60