تحقیق سـرمـت متـریال

تحقیق سـرمـت متـریال

دسته بندی	مواد و متالوژی
بازدید ها	3
فرمت فایل	doc
حجم فایل	1650 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	107

فروشنده فایل

کد کاربری 26386

تمام فایل ها

تحقیق سـرمـت متـریال

فهرست مطالب:

فصل اول:تعریف و طبقه بندی سرمت ها

1-1- مقدمه.......................................................................................................... 1

1-2- طبقه بندی................................................................................................... 4

1-2-1- سرمت های با پایه ی کاربید.................................................................... 5

1-2-2-سرمت های با پایه ی کربونیترید................................................................ 5

1-2-3-سرمت های با پایه ی نیترید....................................................................... 6

1-2-4-سرمت های با پایه ی اکسید...................................................................... 6

1-2-5- سرمت های با پایه ی بوراید.................................................................... 6

1-2-6- سرمت های محتوی کربن........................................................................ 6

فصل دوم : تکنیک های ساخت وتولید سرمت

2-1- مقدمه ......................................................................................................... 7

2-2-آماده سازی پودر........................................................................................... 9

2-3-زینترینگ....................................................................................................... 9

2-3-1-مکانیزم زینترینگ فاز مایع......................................................................... 11

2-3-2-کوره ها.................................................................................................... 12

2-4-پرس کاری سرد بصورت ایستا...................................................................... 13

2-5- عمل فشارش هیدرواستاتیک(همه جانبه)سرد................................................. 16

2-5-1-امتیازها و معایب....................................................................................... 17

2-6- روش اکستروژن گرم برای مخلوط های پودری سرمت.................................. 21

2-7-نورد پودر..................................................................................................... 22

2-8-ریخته گری دوغا بی...................................................................................... 25

2-9-فرایند قالبگیری تزریقی(MIM )................................................................... 27

2-9-1-کاربردها و مزایای فرایند MIM برای سرمت ها....................................... 28

2-10-فشرده سازی داغ ایستا................................................................................ 31

2-11- پرس ایزواستاتیک گرم (HIP)................................................................. 33

2-12-اکستروژن گرم شمش های سرمت............................................................... 35

2-12-1-روش ها................................................................................................. 35

2-12-2-کاربرد................................................................................................... 36

2-12-3- ترکیب زینترینگ- فشرده سازی 38

2-13- تراوش...................................................................................................... 40

2 -14 - اتصال و ریز ساختار:

2-14-1- اتصال................................................................................................... 44

2-14-2-انحلال پذیری........................................................................................ 44

2-14-3-رطوبت.................................................................................................. 45

2-14-4-ریز ساختار............................................................................................ 46

2-14-5 -آرایش موقعیت‌های‌سرمت‌برای بهبود مقاومت در مقابل تغییر شکل و تافش شکست 47

فصل سوم :انواع سرمت ها وکاربردهای آن

3-1 – سرمت های اکسیدی

3-1-1 - مقدمه ................................................................................................... 50

3-1-2 - سرمت های اکسید- سیلیکون................................................................. 50

3-1-3 - سرمت های اکسید آلومینیوم................................................................... 51

3-1-4 - سرمت های اکسید منیزیم....................................................................... 53

3-1-5 - سرمت های اکسید بریلیوم...................................................................... 54

3-1-6 - سرمت های اکسید زیرکونیوم................................................................. 54

3-1-7 - سرمت های اکسید توریوم...................................................................... 55

3-1-8 - سرمت های اکسید اورانیوم.................................................................... 55

3-1-9- سرمت های محتوی دیگر اکسیدها........................................................... 57

3-1-10- سوپر هادی دمای بالا با زمینه فلزی..................................................... 58

3 -2 - سرمت های کاربید و کربونیترید

3-2-1 - مقدمه ................................................................................................... 58

3-2-2 - سرمت های کاربید تیتا نیم متصل به نیکل............................................... 61

3-2-3 - سرمت های کاربید تیتا نیم متصل به فولاد............................................... 62

3-2-4- مقایسه ی کاربیدهای متصل به فولاد که قابلیت عملیات حرارتی دارند با کاربید تنگستن متصل با کبالت 64

3-2-5- مقایسه ی سرمت های کاربید متصل به فولاد با دیگر مواد مقاوم در برابر سایش

3-2-6 - سرمت های کاربید با آرایش های مختلف اتصال فولادی........................ 65

3-2-7 - ساختن سرمت های کاربید تیتا نیم متصل به فولاد................................... 67

3-2-8 - سخت کردن سرمت ها با اتصال فولاد.................................................... 68

3 -2 -8 -1 - ماشینکاری و سایش............................................................................ 68

3-2-9- سرمت های کربونیترید تیتا نیم.................................................................. 69

3-2-9-1 - ویژگی ها.......................................................................................... 72

3-2-9-2-کاربردها.............................................................................................. 75

3-2-10 - سرمت های کاربید تنگستن متصل به فولاد........................................... 75

3-2-11 - سرمت های کاربید کروم................................................................... 76

3-2-11-1 - کاربردها و ویژگیها....................................................................... 77

3-2-12 - دیگر سرمتهای بر پایه ی کاربید............................................................ 79

3-2-13- سرمت های کاربید سیلیسیم – آلومینیوم................................................. 80

3-2-14- سرمت های کاربید آلومینیوم – بور........................................................ 81

3 -3 - سرمتهای بورید

3-3-1 - مقدمه ................................................................................................... 83

3-3-2 - سرمت های بورید زیرکونیوم.................................................................. 85 3 – 3 -3 - سرمتهای بورید تیتانیم...........................................................................86

3 -3 -4 - سرمتهای بورید مولیبدن............................................................................. 87

3-3-5 - دیگر سرمتهای نسوز(دیرگداز).............................................................. 88

3-3-5-1 - سرمتهای نیتریدی و کربونیتریدی ....................................................... 88

فصل چهارم:روش تحقیق

4 -1 – مقدمه.........................................................................................................92

4 -2 - تولید سرمت های کاربید تیتانیوم زمینه فولاد ریل............................................92

4-3- تولید سرمت های کاربید سیلیسیوم- آلومینیوم.......................................................92

فصل پنجم: نتایج وبحث

5-1- مقایسه مقاومت به سایش نمونه سرمتی با نمونه AL-Si و Al خالص.......................94.

5-2- مقایسه خواص مکانیکی AL خالص وAL-Si با سرمت کاربید سیلیسیم – آلومینیوم........95.

---

فهرست اشکال

عنوان صفحه

شکل1.روشهای متالورژی پودر تولید سرمت و کاربیدهای سمانته............................ 8

شکل2 .پرسکاری سرد بصورت ایستا با(a)پرس معمولی از دو طرف (b)پرس با فک

ثابت. ................................................................................................................... 14

شکل3.بازگیری سیکل پرس با کنترل کردن حرکت قالب (با لا وپایین فشار )........... 14

شکل4 .شمایی ازمخزن پرس هیدرواستاتیک سردبا یک قالب پودر در روش کیسه ی

مرطوب.................................................................................................................. 19

شکل5 .شمایی از تجهیزات پرس هیدرواستاتیک روش کیسه ی خشک.................... 20

شکل6 .ماشین آلات اکستروژن گرم برای مخلوط های پودری سرمت.(a )دهانه اکستروژن.(b)پرس فشار کاری تحت خلأ............................................................................................................................... 21

شکل7 : شمایی از نورد پودر با تغذیه به روش اشباع شده وآرایش افقی غلتک ها.نسبت تراکم،h_o/h_g 24

شکل8: فرایند نورد پودر با کشیدن قرقره در میان غلطک های مخصوص پس از اولین عملیات زینترینگ 24

شکل 9:شمایی ا ز ریخته گری دوغابی پودر فلزی................................................... 26

شکل 10 .شمایی از فرایند MIM برای سرمت ها.................................................. 30

شکل 11 .قا لب ومکانیزم تزریق برای فرایند MI M............................................. 31

شکل 12:مقیاس تولید Mg225(250 تنی) پرس داغ خلا..................................... 33

شکل 13 :سه روش برای اکستروژن گرم مخلوط های پودر.(a)روش پودرشل.(b)روش شمشال.(c)روش قوطی فولادی............................................................................................................................... 36

شکل 14 :شمایی سیکل نمودار برای موم گدازی با فشار پایین وزینترینگ با فشار بالا.39

شکل 15 :مونتاژ قالب تراوش پره توربین از نوع سرمت.......................................... 41

شکل 16 .شمایی از تشکیل سرمت ها که با صفحه کوچکی محکم شده ودر اثر تراوش حاصل ی گردد.(a)
تراوش زیرکونیم. (b)تراوش آلومینیوم................................................................................ 43

شکل17 :نیروهای عامل سطح دریک نقطه از فصل مشترک از مایع ساکن روی جامد 45

شکل 18 : ریزساختار از سرمت های کاربید تیتانیم زینتر شده در خلا به مدت یکساعت ودمای 1400 درجه ی
سانتیگراد(^{° F} 2550 ) در گرافیت. .......................................................................................... 47

شکل 19 تاثیر دما روی خصوصیات استحکام ازسرمت های اکسید آلومینیوم – کروم 53

شکل 20 :سختی دمای اتاق سرمت های کاربید عملیات حرارتی شده با اتصال های فلز آهن دار. 62

شکل 21 : تصویر شفاف شده ذره کاربید در سرمت با اتصال فولادی................... 64

شکل 22 :سرعت های برش برای 0.075 میلیمتر(in 0.003) تغییرشکل دماغه در مقابل درصد اتمی از اتصال تیتا نیم
برای موادها شامل چهار سطوح مختلف از آلومینیوم........................................................ 69

شکل 23 :مقاومت در مقابل تغییرشکل ابزار محتوی کاربید وانادیم ازموادهای ابزار برش شامل 0 یا 5 درصد آلومینیوم.
مواد برش فولاد 4340 با سختی HB 300 ................................................................... 70

شکل 24 :ترکیب مرجح از سرمت های کربونیترید تیتانیم........................................ 71

شکل 25 :میکروساختار یک نمونه اسپینودال سرمت کربونیترید تیتانیم...................... 72

شکل 26 : شمایی از ریزساختار سرمت کربونیترید تیتانیم........................................ 73

شکل27 : تاثیرترکیب اتصال فلزدراستحکام گسیختگی عرضی‌از‌سرمت‌کربونیتریدتیتانیم .74

شکل28 :مقایسه دامنه خوردگی دونوع سرمت وکاربیدهای سمانته شده هنگام تراشکاری فولاد 4340 75

شکل 29 : تاثیر دما روی خواص حرارتی واستحکام سرمت های کاربید کروم......... 79

---

فهرست جداول

عنوان ....................................... صفحه

جدول1 :تاریخچه ای از توسعه تولیدات سرمت وبازا ریابی آنها.............................. 2

جدول2 .روشهای شکل دادن سرمت....................................................................... 8

جدول 3 : مقایسه ای از استحکام گسیختگی عرضی برای کاربیدهای سمانته شده بعد از پرس ایزواستاتیک گرم و زینترینگ فشاری.................................................................................................................... 39

جدول 4 : مقایسه و خصوصیات از سرمت های اکسید آلومینیوم.............................. 52

جدول 5 :خصوصیات دی اکسید اورانیوم وزمینه دلخواه فلزات درسرمت های سوخت راکتور هسته ای. 57

جدول 6 :خصوصیات سرمت های کاربید با اتصال فولادی..................................... 66

جدول 7 : کاربردهای از سرمت های کاربید با اتصال فولادی................................. 67

جدول 8 : خصوصیات کاربید تنگستن با اتصال فولادی........................................... 76

جدول 9 : خصوصیات سرمت های کاربید کروم.................................................... 78

جدول 10:خصوصیات از موادهای انتخاب شده جاذب نوترون................................ 82

جدول 11 :خصوصیات از بوریدهای فلز وسرمت های با پایه بوراید........................ 85

---

بخشهایی از متن:

مقدمه:

سرمت، نامی اختصاری که در تمام جهان برای ترکیبی همگن که از فلزها یا آلیاژها یا یک یا چند فاز سرامیکی است که متشکل از تقریباً 15 تا 18 درصد از حجم آن است و انحلال پذیری نسبتاً اندکی بین فازهای فلزی و سرامیکی در دمای آماده سازی وجود دارد به کار می رود. تعریفی خوب از کلمه سرامیک را می توان در« فهرست سرامیکی» پیدا کرد . هر نوع محصول غیر عادی، غیر فلزی که در طول ساخت یا استفاده در معرض دمای بالا قرار می گیرد. بطور نمونه، اما نه منحصراً، سرامیک یک اکسید،براید،کاربید فلزی، یا ترکیب یا مخلوطی از چنین موادی است؛ که در آنها آنیونهایی وجود دارد که نقش مهمی در ساختار و خواص اتمی بازی می کند.» با داشتن منبعی خاص در مورد سرمت ها، این تعریف از جزء سرامیکی می تواند تا مرزی گسترش یابد که شامل نیتریدها، کربونیتریدها و سیلیسیدها نیز بشود.

در دیدی وسیع، سرمت ها همانند نوع خاص مواد سخت و دیرگداز موجود در طبقه کلی، زمینه فلزی کامپوزیت ها هستند. در مقاله های علمی این موضوع پوشش خوبی داده شده است، به ویژه در طیف حجم شکستگی های خاص قابل مقایسه و اجزاء فلزی. در مقام مقایسه با لایه های کامپوزیت،ترکیب فلز و غیر فلز در سرمت ها در مقیاس بسیار ریز اتفاق می افتد.فاز غیر فلزی معمولاً غیر رشته ای است اما تعدادی دانه های ریز غیر هم محور تشکیل یافته که به خوبی در هم پراکنده شده و به زمینه فلزی چسبیده اند. در صورتی که جزء فلزی یا سرامیکی غالباً به صورت رشته‌ای می باشند، ماده باید به عنوان یک ماده ی کامپوزیتی در نظر گرفته شود. اتصال بین فاز غیر فلزی و زمینه فلزی اثرات مهمی را در بین سرمت ها ایجاد می کند؛ این مورد به شدت بر ارتباطات فازی، انحلال پذیری و ویژگی های مرطوب شدن که در ارتباط با اجزاء سرامیکی و فلزی هستند، تاًثیر می گذارد. تفاوت در بین اندازه ی جزء سرامیکی به سیستم و کاربرد آن مربوط است. این میتواند ریزی 50 تا 100 میکرومتر باشد، همانگونه که در بعضی از انواع سرمت ها بر پایه ی دی اکسید اورانیوم(uo₂) که برای عناصر سوخت راکتور هسته ای استفاده می شوند یا به ریزی 1 تا 2 میکرومتر، که در نوع ریز ذرات کاربیدهای سمانته شده وجود دارد. می باشد. در صورتی که جزء سرامیکی، کوچکتر و در اندازه های کمتر می باشد، ماده می تواند به عنوان طبقه ای از آلیاژ مقاوم شده تلقی شود و بنابراین از تعریف مورد قبول برای سرمت ها خارج می شود.

...

- نورد پودر[1]:

نورد پودر یک فرایند تولید متداول و به خوبی شناخته شده در متالورژی پودر است که می‌تواند کاربردهایی در تولید سرمت نیز پیدا کند. در این فرایند، مخلوط های پودری سرمت از قیف به فضای بین غلتک ها هدایت و بصورت تسمه ی فشرده شده خارج می شود.

طریقه ی قرارگرفتن غلتک های نورد ممکن است شبیه نوردکردن متداول بر بالای هم باشد که در این حالت پودر برطبق شکل 7 ،ازیک قیف واز میان دریچه های قابل تنظیم هدایت واز طریق کانالی به طرف پایین سرازیر می شود.غلتک ها عمدتاً به صورت افقی قرار می گیرند.در این نوع طراحی،پودر مستقیماً ازقیف وارد فضای بین غلتک ها میشود.این نوع تغذیه به«تغذیة اشباع شده» معروف است که تنظیم آن به میزان پودر واقع در بالای فضای بین غلتک ها وابسته است. در مقام مقایسه با شروع ماده در تبدیل به شمش شدن در بین غلتک ها، پودر شل استفاده شده در این فرایند، هیچ مقاومتی قبل از ورود به غلتک ها ندارد و باید آزادانه خودش جریان یابد و یا با فشار به این فاصله وارد شود. در طول فرایند فشرده سازی با غلتک ها، چگالی و خواص فیزیکی مخلوط پودر تغییر می یابد. برای ترکیب های پودر سرمت، امکان شکل پذیری یک نوار با چگالی و مقاومت کافی به تعدادای از عوامل بستگی دارد که البته به آنها محدود نیست و این عوامل شامل قطر و سرعت غلتک، درجه ی بارگیری مخلوط سرمت با مواد فاز سخت، چکش خواری فاز فلزی و میزان نرم کننده ی اضافه شده به مخلوط می باشند. وجود اجزاء سخت برای اصطکاک پودرها در طول غلتک و نیز اصطکاک داخلی مخلوط پودر مرحله ی فشرده شدن لازم است. این برای پودرهای سرمت که با نورد شکل می گیرند یک ویژگی مطلوب است که البته در کنار آن تا حدی بطور ذاتی مقاومت قطعه ی ریختگی را چه به شکل ورق و چه به شکل نوار کم می کند.

ضخامت ورقی که می تواند با یک قطر نورد داده شده، فشرده شود، کاملاً محدود است. نسبت قطر نورد به ضخامت نوار 600 به 1 و 100 به 1 است که به نظر می رسد طیفی برای پودرهای فلزی گوناگون باشدو قابل قبول است که فرض کنیم که اندازه های متوسط تا کمتر برای سرمت ها به کار می رود. دستگاه های خاصی برای جلوگیری از جریان یافتن پودر به خارج از فاصله ی غلتک های نورد نیاز است یک جریان همسان از پودرها در تمام عرض نوار برای بدست آوردن چگالی یکسان در نوارهای نورد شده ضروری است. ممکن است لبه بشکند. این مطلب، بخصوص در مورد نوارهای سنگین تر صادق است. یک ضخامت نوار بهینه باید از طریق آزمایش حاصل شود. نوارهای ضخیم‌تر برای کلاف شدن بسیار سخت می باشند و نوارهای نازکتر نیز بسیار شکننده می باشند. سرعت نورد کردن متغیر دیگری است که فقط در خلال آزمایش کردن با یک ترکیب پودر سرمت داده شده بدست می آید. پودرهای فلزی خالص بدون فاز سخت در سرعت نورد 30 متر در ساعت(100فوت بر ساعت) فشرده می شوند. و این مطلب در هر خروجی نزدیک به این بزرگی سرعت می تواند دیده شود که سرمت ها حاصل می شوند.

یک خط تولید پیوسته نورد پودر کامل شامل واحد کوره های چسب زنی و زینترینگ، پایه‌های نورد دوباره، و در صورت نیاز یک یا تعداد بیشتری کوره ی آنیل کردن است. تجهیزات کلاف پیچی در انتهای خط تولید نیز مورد نیاز است. این تجهیزات همچنین شامل مواد قالبگیری با سرمایه زیاد می شود که در اثر تضمین تقاضا برای محصول ایجاد شده است. هر چند که هزینه های کاری برای چنین عملیاتی اندک است ولی این موضوع ممکن است هنگامی باشد که هنوز این روش تولید کاربردی در سرمت ها نیافته بود. یک ترکیب ساده(شکل 8) در صورتی شدنی است که پس از مرحله‌ی چسباندن(نشان داده نشده)و جو پیوسته زینترینگ، یک محصول مقاومت و شکل پذیری کافی داشته باشد تا بتواند به کلاف تبدیل شود. ترتیب فشرده سازی با نورد برای تولید یک نوار به شکل ساندویچ که متشکل از دو نوار با دو ساخت مختلف است ایجاد شده است.

---

Powder Rolling [1]

تحقیق سـرمـت متـریال