فهرست

 

1- مقدمه

2- مطالعات مروري

2-1- فرآيند آلياژ سازي مكانيكي

2-1-1- متغيرهاي فرآيند آلياژسازي مكانيكي

2-2- کامپوزيتها

2-3- کامپوزيتهاي تحت بررسي براي کاربرد در آب بند هاي مکانيکي

TiB-Ti2-3-1- کامپوزيت.

3- روش انجام تحقيق

3-1- توليد كامپوزيت

3-1-1- مواد اوليه

3-1-2- تهيه نمونه خام

3-1-2-1- آلياژ سازي مکانيکي

3-1-3- احتراق نمونه

3-1-4- عمليات تكميلي

3-2- بررسي قطعات (آب بندي هاي مكانيكي)

3-2-1- فاز شناسي محصولات

3-2-2- بررسي ساختار ميكروسكوپي و آناليز شيميايي ساختار محصولات

3-2-3- بررسي رفتار و نوع سايش در آب بندي هاي مكانيكي

3-2-3-1- نحوه انجام آزمون روانکاري

3-2-4-

3-2-5- زبري سنجي

3-2-6- آزمون خوردگي

3-2-7- بررسي عملکرد آب بند

4- يافته ها

4-1- خواص متالورژيکي آب بند مکانيکي کاربيد سيليسيم

4-1-1- فاز شناسي، آناليز شيميايي و بررسي ساختار ميکروسکوپي

4-1-2- سختي سنجي

4-1-3- زبري سنجي

نمونه بريد تيتانيم-تيتانيم

4-2-1- فاز شناسي، آناليز شيميايي و بررسي ساختار ميکروسکوپي

4-2-2- سختي سنجي 

1- مقدمه

 در آلياژها يا مواد ترکيبي، هر جزء در مجموعه سيستم ضمن اينکه اثرگذاري کامل را دارد، از ويژگيهاي خاص خود جدا شده است و به عبارت ديگر در مقياس هاي بزرگتر از فازي، قابل تشخيص نيست. از اين رو مناسبتر به نظر مي رسد که کامپوزيتها به عنوان (مواد چند سازه) تعريف مي شوند. تا در مقابل مواد معين و آلياژها که ترکيباتي تکسازه هستند، متمايز مي شوند.

مواد تک سازه به طور معمول داراي محدوديتهايي از نظر تلفيق خواص مختلف مانند استحکام، چقرمگي، قابليت روانکاري، مقاومت به سايش، مقاومت در دماي بالا، ضريب انبساط حرارتي، چگالي و غيره مي باشند. براي ايجاد تلفيقهايي خاص از اين خواص مختلف، انواع کامپوزيتها طراحي و توليد شده اند. کامپوزيتهايي که در آب بند مکانيکي استفاده مي شوند بايد داراي قابليت روانکاري، مقاومت به سايش، ضريب انبساط حرارتي کم، سختي، استحکام بالا و مقاومت به خوردگي بالا باشند[1].

 

2- مطالعات مروري

2-1- فرآيند آلياژ سازي مكانيكي  

در اين فرآيند اجزاء سازنده پودر كامپوزيتي با همديگر در يك مدت زمان مشخص، آسياب مي شوند تا به صورت همگن در آيند . در طي اين فرآيند اندازه ذرات مخلوط شده در اثر پهن شدن و شكستن كاهش مي يابد. نيروهاي برشي و فشاري كه در اثر برخورد گلوله ها به پودر وارد مي شود، باعث آگلومره شدن ذرات مي گردد. زمان آسياب مي بايست تا حد امكان كوتاه در نظر گرفته شود تا اندازه ذرات بيش از حد كاهش نيابد. از اين رو در آسياب هايي با انرژي بالا معمولاً زمان آسياب كمتر از 1 ساعت است. در نتيجه پودرهاي كامپوزيتي توليد شده از اين طريق، اندازه اي تقريباً برابر اندازه ذرات اوليه خواهند داشت. 

روش آلياژ سازي مكانيكي اولين بار توسط Benjamin و همكارانش در اواخر دهه 1960 معرفي شد. آنها اين روش را به منظور توليد سوپر آلياژهاي پايه نيكلي استحكام يافته با ذرات اكسيدي (ODS)  بكار بردند. روش آليـــاژســازي مكانيكي تا مدتها تنها به منظور تهيه پودر آلياژهاي ODS مورد استفاده قرار مي گرفت . تا اينكه در اوايل دهه 1980 مشخص گرديد كه روش آلياژسازي مكانيكي مي تواند براي ايجاد ساختارهاي آمورف نيز استفاده گردد. پس از اين كشف روش آلياژسازي مكانيكي مي تواند به عنوان روشي كه در حالت جامد امكان ساخت مواد و آلياژهاي مختلف را فراهم مي ساخت، مورد توجه بسيار زياد محققين و مهندسين مواد قرار گرفت و زمينه هاي تحقيقاتي جديدي را در پيش روي آنان باز كرد. روش آلياژسازي مكانيكي با تسريع كينتيك بسياري از واكنش هاي شيميايي و تغيير حالت هاي متالورژيكي، وقوع آنها را در دماي محيط امكان پذير مي سازد؛ در نتيجه با اين روش بسياري از مواد و ساختارها در حالت جامد قابل توليد مي باشند. تجهيزات ساده، عدم نياز به درجه حرارت هاي بالا و انجام عمليات توليد تنها در طي يك مرحله، از ويژگيهاي روش آلياژسازي مكانيكي است كه مي تواند توليد بسياري از مواد و آلياژها را با كمك اين فرآيند، مقرون به صرفه تر از روش هاي متداول سازد. به علاوه محصول نهايي در روش آلياژسازي مكانيكي ساختاري ريز لا يكنواختي آسياب ها پر انرژي نظير آسياب هاي گلوله اي سياره اي ، آسياب هاي گلوله اي ارتعاشي ، آسياب هاي گلوله اي يا ميله اي غلتشي ، آسياب هاي گلوله اي شافتي  و آسياب مغناطيسي  قابل استفاده در اين روش هستند. تفاوت اين آسياب ها عمدتاً در ظرفيت، راندمان و امكانــات اضـــافي آنها براي گرم يا خنك كردن محفظه است.

 

2-1-1- متغيرهاي فرآيند آلياژسازي مكانيكي 

آلياژسازي مكانيكي فرآيند پيچيده اي است و براي حصول فاز يا ريزساختار مورد نظر، متغيرهاي گوناگوني بـايد بهينه شوند. بـرخي از مهمترين متغيـرهـا كه روي نوع و ساختار محصول نهايي تاثير مي گذارند عبارتند از 

 - نوع آسياب 

- جنس ، اندازه و توزيع اندازه گلوله هاي آسياب 

- نسبت وزني گلوله ها به پودر

- ميزان پر شدن محفظه 

- زمان آسياب كردن 

- درجه حرارت[2]

 

2-2- کامپوزيتها

کامپوزيت زمينه فلزي(MMC )  مجموعه اي از زمينه آلياژي فلزي نرم و افزودني استحکام بخش(که معمولا ماده اي سراميکي است) که براي تامين استحکام و سفتي مناسب تهيه مي شود. دلايل زيادي براي تمايل طراحان و مهندسان به قطعات MMC وجود دارد که فراي نياز به افزايش استحکام است. کامپوزيتها قابليت فراهم آوري قطعات داراي خواص انتخابي براي کاربرد هاي بسيار تخصصي را دارند که در آ«ها محدوده اي از خواص فيزيکي و مکانيکي را مي توان از مجموعه سراميک و فلز(يا آلياژ) به دست آورد. بعضي از عوامل مهم مورد توجه عبارتند از: بهبود استحکام در دماهاي بالا، بهبود مدول(يا سفتي)، امکان کاهش وزن با بالا بردن نسبت استحکام به وزن، بهبود مقاومت سايشي و کاهش ضريب انبساط حرارتي.

کامپوزيت هاي زمينه فلزي به دليل دارا بودن نسبت استحکام به وزن بالا، مدول الاستيک خوب، مقاومت برشي عالي و مقاومت خزشي مناسب امروزه کاربرد هاي فراواني در صنايع و به خصوص صنايع هوا فضا پيدا کرده اند. در هر حال، فرم پذيري ضعيف MMC ها، تا حدي کاربرد آنها را تحت تاثير قرار داده است.

به طور کلي MMC ها شامل دو جزء اصلي مي باشند:

1- زمينه فلزي: که عمدتا از فلزات سبک مثل Ti,Mg,Al وآلياز هاي آنها مي باشند.

2- تقويت کننده ها: که شامل فايبر ها، ترکيبات بين فلزي و ذرات سخت سراميکي مثل SiC, Al2O3,Y2O3 و ... مي باشند[1].

متداولترين فرايند براي توليد سراميک هاي شامل بوريد، کاربيد، نيتريد و اکسيد متنوعي از فلزات پرس گرم(HP)  است. روش ديگر در ساخت سراميک ها با تکنولوژي بالا، پرس ايزو استاتيک گرم (HIP)  است. در روش پرس گرم پودر سراميکي داخل قالب در يک کوره دماي بالا قرار گرفته و تحت فشار تک محوري قرار مي گيرد. در حالي که نمونه در دماي بالا زير نقطه ذوب قرار دارد، به هم آميختگي ذرات پودري انجام مي شود تا در طول زمان مورد نياز کل قطعه سينتر شود. اين عمليات از نظرکاربرد انرژي خيلي گران است.

در روش ديگر نمونه  پودر ابتدا پرس سرد شده تا شکل مطلوب بدست آيد و سپس تا دمايºC 2000 گرم شده وتحت فشار يک سيال کاري، معمولا˝يک گاز خنثي در فشار بيشتر از  Mpa120 قرار ميگيرد. مزيت آن اين است که مي توان قطعات پيچيده تر توليد کرد، اما به هر حال تجهيزات و آماده سازي قطعه خام قيمت محصولات را افزايش مي دهد. در دو دهه اخير روش سنتز احتراقي به دليل مزايايي که دارد در توليد سراميکها مورد توجه قرار گرفته است[3].

 

شما هم می توانید در مورد این فایل نظر دهید.