پایان نامه بررسی تاثیر تیتانیم و کربن بر ریزساختار و خواص سایشی کامپوزیت Fe – TiC

دانلود متن کامل این پایان نامه با فرمت ورد word

فصل اول :

مقدمه

 کامپوزیت مخلوطی از دو یا چند جز با خواص متفاوت است که خواص مجموعه از مجموع خواص ذرات یا اجزاء تشکیل شده برتر است. اجزای کامپوزیت از نظر شیمیایی، متفاوت و از نظر فیزیکی تفکیک پذیر است. فاز پیوسته را زمینه(matrix) و فاز توزیع شده را تقویت کننده(reinforcement ) گویند. ‌‌‍‌‌‌‌‌‍‍‍‌‌‌‍‍‍‍‌‍‌

در دنیای امروز نیاز صنعت به مواد مهندسی نو ضروری است. در این میان کامپوزیت های زمینه فلزی از جایگاه ویژه ای برخوردار هستند. کامپوزیتهای پایه فلزی از مخلوط و یا ترکیب ذرات سخت سرامیکی و حتی الیاف کربنی در زمینه فلزی با روشهای مختلف بدست می آیند. متداولترین تقویت کننده ها SiC ، TiC , TiB , Al2O3 و … است. به طور مثال کامپوزیت

Al – SiC به جای آلیاژ آلومینیوم، سبب کاهش وزن و افزایش مدول الاستیسیته در پیستونهای دیزلی خواهد شد.

برتری هایی که کامپوزیت های زمینه فلزی نسبت به بقیه دارند عبارتند از :

1) استحکام و چقرمگی بهتر

2) هدایت حرارتی و الکتریکی عالی

3) پایداری حرارتی بهتر نسبت به کامپوزیتهای زمینه پلیمری

4) جوش پذیری و کار پذیری بهتر از بقیه کامپوزیتها      

در میان کامپوزیتهای زمینه فلزی Fe/TiC ، کامپوزیتی منحصر به فرد است. اولین مطالعات در مورد این کامپوزیت در سال 1950 میلادی آغاز شد. حفظ استحکام در دمای بالا ، امکان ماشینکاری راحت در حالت آنیل با سختی 45 راکول C ، مقاومت سایشی بالا و مقاومت به خوردگی عالی از خواص برجسته این کامپوزیت است.

در این کامپوزیت، ذرات کاربید تیتانیم در داخل زمینه ای از آلیاژ آهن پراکنده شده است و دارای سختی حدودا V3200(ویکرز) می باشند. این نوع کامپوزیت در صنایع سیمان، خودرو و پلاستیک سازی ، هواپیما سازی و شیمیایی کاربرد دارد.  همچنین از آن می توان به عنوان ابزار قالب، قالب های سرب ، سنبه و روتور و شفت موتور و هواپیما و قالبهای شکل دهی گرم و پیستون تزریق فشار بالا و غلطک های نورد استفاده کرد.

کامپوزیتFe – TiC با روشهای مختلفی ساخته می شود که معمولی ترین آن متالورژی پودر و ریخته گری است. البته در سالهای اخیر روشهای جدیدی برای تولید این کامپوزیت ابداع شده است مثل روش سنتز خود احتراقی دما بالا ( SHS )، آلیاژسازی مکانیکی، احیای کربوترمال و ترمیتی که جزء روشهای حالت جامد هستند

با توجه به اینکه حدود 80% هزینه کارخانه های دارای آسیاب های بزرگ ناشی از مصرف گلوله های سایشی است به طور مثال مجتمع مس کرمان، تعداد هشت آسیاب گلوله ای میلی متر و طول دارد که هر کدام 290 گلوله 80 میلیمتری دارند. 850 گرم گلوله می تواند یک تن مواد را خردایش کند و روزانه 40 تن عملیات خردایش در آن کارخانه صورت می گیرد. پس 34 تن گلوله در روز مصرف می شود. با توجه به این حجم بالای مصرف گلوله ها تعیین نوع گلوله ها با مقاومت سایشی عالی بسیار ضروری است واستفاده از Fe – TiC امکان کاهش هزینه های تولید را میسر می سازد. هدف از اجرای این طرح، مطالعه تاثیر تیتانیم بر ریزساختار و خواص سایشی کامپوزیتهای Fe – TiC است.

فصل دوم:

مروری بر منابع

 1-2- عوامل موثر بر خواص کامپوزیتها :

خواص کامپوزیت ها به مقدار نسبی فازها و خواص اجزاء تشکیل دهنده آن بستگی دارد. قانون مخلوط کردن(در زیر) این خواص را پیشگویی می کند: [3]

(1-2)                                                                  Pcom = Pmat . f + Prein(1-f)    

Pcom : خواص کامپوزیت

Pmat : خواص زمینه

Prein : کسر حجمی فاز تقویت کننده

عواملی که روی خواص هر کامپوزیت اثر گذار است عبارتند از: [4]

1) مقدار، اندازه، توزیع ، شکل، نوع و فاصله بین ذرات تقویت کننده

2) سختی ، استحکام و چقرمگی ذرات تقویت کننده

3) ریز ساختار، سختی ، چقرمگی و استحکام زمینه

4) استحکام فصل مشترک بین زمینه و تقویت کننده

5) تنشهای باقی مانده در قطعه

 2-2- تقسیم بندی کامپوزیتها

تقسیم بندی بر اساس موارد گوناگونی انجام می شود که عبارتند از :

الف) بر اساس نوع زمینه : 1- پلیمری 2- سرامیکی 3- فلزی 4- بین فلزی

ب) بر اساس فاز تقویت کننده :

1) فاز تقویت کننده پیوسته : 1- لایه ای (Laminar)  2- رشته ای (Filament)

2) فاز تقویت کننده ناپیوسته :

1- ذره ای ( Particulate)        2- الیافی جهت دار(Fiber)           3 – ویسکر                                          

ج) بر اساس اندازه فاز دوم]1[ :   1) ریز                      2) درشت  

د) بر اساس روش ساخت ]3[ :

1) ریخته گری                2) متالورژی پودر             3) روشهای حالت جامد مثل SHS

ه) بر اساس نحوه ساخت فاز تقویت کننده :

1) ساخت همزمان : فاز تقویت کننده همزمان با زمینه تشکیل می شود.

2) ساخت غیر همزمان : فاز تقویت کننده با روشهای مخصوص ساخته شده و بعدا در زمینه جای داده می شود

 متن کامل را می توانید دانلود نمائید چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

پایان نامه مواد – متالوژی : چدن های مقاوم به اکسیداسیون و حرارت حاوی آلمینیوم

 مطالب این پست : چدن های مقاوم به اکسیداسیون و حرارت حاوی آلمینیوم

   با فرمت ورد (دانلود متن کامل پایان نامه) رشته مواد – متالوژی

فهرست:

مقدمه ………………………………………………………………………………………………(1)

چدن های خاکستری آلومینیوم دار………………………………………………………….(2)

چدن های داکتایل آلومینیوم دار……………………………………………………………..(8)

ذوب وریختگری چدن های آلومینیوم دار………………………………………………..(9)

کلیاتی در مورد تولید چدن های آلمینوم دار…………………………………………….(11)

اثر آلومینیوم در چدن…………………………………………………………………………..(13)

نکات ریختگری…………………………………………………………………………………(15)

رفتار اکسیداسیونی در دماهای بالا………………………………………………………….(20)

تجهیزات ذوب وقالبگیری……………………………………………………………………(29)

مواد لازم………………………………………………………………………………………….(30)

نحوه آزمایش……………………………………………………………………………………(30)

مراحل عملیات………………………………………………………………………………….(30)

نتایج آزمایش……………………………………………………………………………………(31)

منابع ومآخذ……………………………………………………………………………………..(33)

ریز ساختار ها…………………………………………………………………………………..(34)

مقدمه:

چدنهای آلومینیوم دار در دو نوع خاکستری و داکتایل وجود دارند. در یکی از انواع آلومینیوم جایگزین سیلیسیم میشود و در نوع دوم آلومینیوم علاوه بر سیلیسیم در چدن حاضر است. این چدنها بخاطر داشتن عناصر آلیاژی نسبتا ارزان و مقاومت خوب در برابر حرارت وخزش در گستره دمائی 570 تا 980 درجه سانتیگراد مورد توجه قرار گرفته است.

مقاومت در برابر حرارت بصورتی است که در چدنهای حاوی آلومینیوم لایه نازک اکسیدی نفوذ ناپذیر وچسبنده ای تشکیل میشود که از نفوذ اتمهای اکسیژن به درون فلز جلوگیری میکند.

متاسفانه ریختن چدنهای آلومینیوم دار دشوار است ،زیرا در دمای ذوب ریزی چدن ،آلومینیوم بسیار فعال است. تماس آلیاژ مذاب با هوا و رطوبت باید به حداقل برسد تا از تشکیل سرباره فلزی ،سطح ناصاف و قطعه ناسالم جلوگیری میشود. فرآیندهای تولید این آلیاژ در حال تکامل اند.

مقدار آلومینیوم انی چدنها بین 0 تا 12 درصد است . آزمایشهای اکسایش در دماهای 800 ،900 ، 1000 ، 1100 انجام شده است. مقدار آلومینیوم ،بر گرافیته شدن چدنهای خاکستری و داکتیل تاثیر میگذارد. اگر مقدار آلومینیوم کمتر از 7 درصد باشد در حین انجماد گرافیت تشکیل میشود. بین 7 و18 درصد آلومینیوم فاز کاربیدی پایداری ایجاد میشود و قطعات ریختگی اساسا فاقد گرافیت هستند. چدنهای حاوی 18 تا 25 درصد آلومینیوم با ریزساختار گرافیتی ریز منجمد میشوند اگرچه مقدار کربن محلول در مذاب کاهش می یابد. ماشینکاری چدنهای آلومینیوم راحت است و قطعات سالمتری تولید میشود.

متن کامل را می توانید دانلود کنید چون فقط تکه هایی از متن این پایان نامه در این صفحه درج شده است(به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

همراه با تمام ضمائم با فرمت ورد که ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

پایان نامه کارشناسی رشته مواد و متالوژی مربوط به تکنولوژی ساخت چدن دوگونه (چدن G&D)

تعداد صفحات پایان نامه: 137 صفحه

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی با فرمت ورد word

فصل اول: شناخت فلز آهن

1-1) طبیعت و خواص آهن:

آهن دارای نقطه‌ی ذوب و نقطه‌ی جوش می باشد. وزن مخصوص این فلز 86/7 و شعاع اتمهای آهن به صورت (گاما) و به صورت آلفا است.

آهن خالص را نمی توان به طریق صنعتی تهیه کرده آهن با درصد خلوص 9917/99 در آزمایشگاه ها قابل تهیه است. آهن ساخته شده در آزمایشگاه ها 0083/0 درصد ناخالصی دارد و در حدود 27 عنصر را در بر می گیرد که اهم ترکیبات آن عبارتند از کربن، سیلیسیم، گوگرد، فسفر (عناصر دائمی همراه آهن) و سایر ناخالصی ها از قبیل هیدروژن، ازت، کلسیم، منیزیم و غیره. هر نوع ناخالصی روی خواص آهن تأثیر می گذارد، مثلاً اگر مقدار درصد کربن آهن از 02/0 درصد به 1/0 درصد افزایش پیدا کند، هدایت حرارتی آهن را از 177/0 به 134/0 کاهش می دهد. تأثیر ناخالصی های غیرفلزی (فسفر، گوگرد، اکسیژن، ازت و هیدروژن) حتی به مقادیر بسیار ناچیز روی خواص آهن، به مراتب زیادتر از ناخالصیهای فلزی است. از قبیل مس، نیکل، منگنز و غیره است.

آهن خالص قابلیت استفاده صنعتی را ندارد. قابلیت انعطاف آهن خالص زیاد و سختی آن بسیار کم است. این آهن قابلیت سخت شدن را ندارد. بدین علت مطالعه اشکال وجود ناخالصی ها یا به عبارتی دیگر چگونگی انحلال کربن و اکسیژن و سایر ناخالصیها در آهن مذاب از اهمیت زیادی برخوردار است.

1-2) سنگهای معدنی آهن خالص:

تمامی یا بهتر بگویم اکثر فلزات در طبیعت به صورت سنگهای معدنی یافت می شوند، لذا آهن نیز از این قاعده مستثنی نیست. از آن جایی که این فلز یکی از مهمترین مواد اولیه صنایع مهندسی می باشد لذا صنایع بسیاری در مراکزی نزدیک به منابع سنگ آهن، به شرط آن که انرژی‌های سوختی نیز در دسترس باشند تأسیس می گردند.

معمولاً در صنایع استخراجی، سنگهای معدن اکسیدی آهن دارای عیار بیشتری نسبت به سنگهای کربناتی آهن هستند. پس یک سنگ آهن خوب معمولاً محتوی بیش از 20% آهن بوده و در بعضی از انواع سنگ معادن آهن خالص، نظیر هماتیت این مقدار می تواند تا 70% افزایش یابد.

1-3) خواص بلوری آهن خالص:

آهن یک فلز آلوتروپیک است، بدین معنی که بیشتر از یک نوع شبکه‌ی بلوری دارد، در واقع ساختمان شبکه‌ی بلوری دارد، در واقع ساختمان شبکه‌ی بلوری آن در دماهای مختلف تغییر می یابد. منحنی تبرید آهن خالص در شکل (1-1) نشان داده می شود.

آهن در دمای انجماد یافته و شبکه‌ی بلوری آن b.c.c می‌شود. این آهن را آهن (دلتا) می نامند. در تغییر آلوتردپی در آهن ظاهر شده، اتمها موقعیت خود را تغییر می دهند و شبکه‌ی بلوری در آهن ظاهر شده، اتمها موقعیت خود را تغییر می دهند و شبکه‌ی بلوری آهن از b.c.c به f.c.c تبدیل می گردد. این آهن را آهن (گاما) می‌نامند که غیرمغناطیسی است. وقتی درجه‌ی حرارت به رسید تغییر فاز دیگری در آهن رخ می دهد و دوباره تغییر آلوتروپی در آهن ظاهر شده و شبکه‌ی بلوری آن مجدداً از f.c.c. به b.c.c تبدیل می شود. این آهن را آهن  (آلفا) می نامند که هنوز خاصیت مغناطیسی ندارد. سرانجام در آهن بدون اینکه شبکه‌ی بلوری خود را تغییر دهد خاصیت مغناطیسی پیدا می کند. قبلاً آهن غیرمغناطیسی را آهن (بتا) می نامیدند ولی بعدها با مطالعات و بررسی های اشعه‌ی X معلوم شد که در ساختمان شبکه‌ی بلوری آهن تغییر نمی کند. سپس کلیه‌ی تغییرات آلوتروپی در موقع خنک کردن آهن حرارت پس می دهند (اگزوترمیک یا گرمازا) و در هنگام گرم کردن آن حرارت جذب می کنند (اندوترمیک یا گرماگیر).

 1-4) فرآیند استخراج آهن (متالورژی استخراجی آهن):

سنگ آهن به همراه یک کک مناسب سخت از طریق قسمت بالای کوره ای استوانه‌ای بلند، به داخل کوره ریخته می شود (شکل 1-4).

1. قیف ناودانی 2. واگن وزن کننده شارژ 3. واگنت انتقال مواد به کوره 4. قیف شارژ 5. تویرهای هوا 6. کف کوره 7. سوراخ خروج سوباره

در این کوره هوا با فشار لازم از طریق تویرهای هوا به طرف بالا جریان یافته و اکسیژن لازم را برای احتراق کک فراهم می آورد. حرارت و کربن حاصل از کک باعث احیاء سنگ آهن و تبدیل آن به چدن مذاب می گردد. مذاب چدن به تدریج از قسمتهای فوقانی کوره ذوب شده و با گذشتن از لابلای تکه های کک در ته کوره جمع می گردد. این نکته را بایستی به خاطر داشت که هر گونه سنگ معدن مصرفی، محتوی مقادیری مواد معدنی ناخواسته به نام «گانگ» بوده ولذا برای جدا کردن این مواد زائد (به همراه خاکستر حاصل از سوختن کک) از مذاب، مقداری آهک نیز به داخل کوره ریخته می شود.

آهک این مواد زائد را به صورت سرباره رقیقی درآورده و از طریق سوراخی که در زیر تویرهای هوا و بالای سوراخ خروج مذاب قرار دارد این سرباره از کوره خارج می گردد. از آنجایی که روش گداز و تصفیه سنگ معدن آهن به طریق فوق فرآیند ساده ای می باشد لذا دارای قدمتی هزاران ساله است. اولین کوره های به کار گرفته شده توسط انسان، بسیار ابتدایی بوده و از سنگ ساخته می شده است. این کوره ها دارای ظرفیت ذوب محدودی بوده است. با گسترش صنایع، کوره های به مراتب بزرگتری جایگزین کوره های سنگی گردیدند.

در اولین طرحهای صنعتی کوره های بلند، به جای بدنه سنگی از ورقه های چدنی که درون آن توسط آجرهای نسوز پوشیده شده بود استفاده شد. امروز این نوع جداره ها جای خود را به استوانه های فولادی داده که درون آنها توسط دیرگدازه های مناسبی پوشش گردیده است. در مراحل اولیه تکامل این نوع کوره ها از هوا با درجه حرارت نرمال (درجه حرارت محیط) استفاده شد و به همین دلیل این نوع کوره ها به کوره های بلند با هوای سرد معروف گردیدند.

یکی از تکاملهای اساسی در زمینه کوره های بلند جایگزین نمودن هوای پیش گرم شده بجای هوای سرد است. پیش گرم کردن هوای ورودی به کوره در برجهای گرم کن انجام می شود. در این نوع برجها، آجرهای نسوز را به صورت لانه زنبوری می چینند. گازهای گرم خروجی از کوره بلند که احتراق آنها به طور ناقص انجام یافته، وارد و برج گرم کن شده و به همراه هوای اضافی که وارد این برجها می گردد، این گازها سوخته و باعث حرارت دیدن آجرهای برجها می شود. در هنگامی که گازهای خروجی از کوره بلند صرف حرارت دادن این برجها می گردد دو برج دیگر که قبلاً به طریقه مشابه گرم شده اند، هوای مورد نیاز کوره بلند را از خود عبور داده و آن را تا حدود 650 درجه سانتیگراد پیش گرم می سازند. در فواصل کوتاه زمانی جهت جریان فوق تغییر کرده یعنی هنگامی که دو برج اول هوا ورودی به کوره را پیش گرم می کنند، گازهای خروجی از کوره بلند صرف حرارت دادن به دو برج دیگر می‌شود. در شکل (1-5)، نمای شماتیکی و ابعاد نسبی یک کوره بلند به همراه چهار برج گرم کن هوا نشان داده شده است.

تغییرات شیمیایی که در کوره بلند اتفاق می افتد نسبتاً ساده است. سوختن کک باعث تشکیل شده و قسمت اعظم در جریان تماس با کک گداخته به CO تبدیل می گردد. منواکسید کربن داغ، اکسید آهن را احیاء کرده و نتیجه واکنش انجام شده، آهن مذاب و گاز خواهد بود.

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است