تحقیق در مورد مشخصات عمومی آلومینیم و آلیاژهای آن

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 15

مشخصات عمومی آلومینیم و آلیاژهای آن

مشخصات فیزیکی :

آلومینیوم یکی از عناصر گروه سدیم در جدول تناوبی است که با تعداد پروتون 13 و نوترون 14 طبقه بندی الکترونی آن به صورت زیر می باشد

که در نتیجه می توان علاوه بر ظرفیت 3،ظرفیت 1را نیز در بعضی شرایط برای آلومینیوم در نظر گرفت

آلومینیوم از یک نوع ایزوتوپ تشکیل شده است وجرم اتمی آن در اندازه گیرهای فیزیکی 1099/26 در اندازه گیرهای شیمیایی 98/26 تعیین گردیده است . شعاع اتمی این عنصر در c o 25برابر 42885/1 آنگسترم و شعاع یونی آن از طریق روش گلداسمیت برابر A 57/0بدست آمده است که در ساختمان FCC وبدون هیچ گونه تغییر شکل آلوترو پیکی متبلور می شود .

مهمترین آلیاژهای صنعتی و تجارتی آلومینیوم عبارت از آلیاژهای این عنصر و عناصر دوره تناوبی سدیم مانند (منیزیم ، سلیسیم ) و عناصر دوره وابسته تناوب مانند مس ویا آلیاژهای توامی این دو گروه است .

سیلیسیم و منیزیم با اعداد اتمی 14و12 همسایه های اصلی آلومینیوم می باشند و بسیاری از کار بردهای تکنولوژیکی آلومینیوم بر اساس چنین همسایگی استوار است .ثابت کریستالی آلومینیومْ A 0414/4a= و مطابق شرایط فیزیکی قطر اتمی آن فرمول8577/2 dAl = می باشد . بدیهی است حلالیت آلومینیوم به نسبت زیادی به قطر اتمی آن بستگی دارد و مطابق آنچه در مباحث متالورژی فیزیکی بیان می گردد اختلاف قطر اتم های حلال ومحلول نباید از 15%تجاوز نماید،در حالی که شکل ساختمانی و الکترونهای مدار آخر نیزدر این حلالیت بی تاثیر نیستند .

در موردمنیزیم و سیلیسیم فاکتور اندازه اتمی نسبت به آلومینیوم مطابق روابط زیر است

و اختلاف الکترونی مدار آخر نیز به ترتیب( 1+) برای منیزیم و(1ـ)برای سیلیسیم می باشد. در مورد تشابه ساختمانی نیز در حالی که عدد همسایگی آلومینیوم 12است اعداد همسایگی منیزیم وسیلیسیم به ترتیب (6و6) (منشور فشرده )و(4ساختمان الماس)هستند که در مجموع می توان انتظار داشت که حلالیت جامد سیلیسیم در آلومینیوم ناچیز وحلالیت منیزیم از مقدار بیشتری برخودار باشد.

حلالیت نفوذ عناصر در آلومینیوم تابع قطر دهانه نفوذ جانبی

وقطر دهانه نفوذ مرکزی

بنابراین اتم های با قطر کوچک (کربن54/1،ازت40/1،بر 75/1،ئیدروژن 74/0و اکسیژن20/1)را می توان پیش بینی نمود که از طریق بین نشینی ونفوذی در آلومینیوم محلول جامد تشکیل دهند ولی تاثیر انرژی آزاد مناسب در تشکیل ترکیبات بین فلزی غیر فلزی مانع حلالیت عناصر فوق (به جز ئیدروژن)در آلومینیوم میگردد و تشکیل ترکیباتی مانندرا باعث میشوند .

از بحث فوق نتیجه می شود که عناصر با قطر اتمی بیشتر از 17/1 آنگسترم نمی توانند در فلز آلومینیوم به طریق بین نشینی حل شوند و ئیدروژن تنها عنصری است که حلالیت آن در حالت جامد مسلم میباشد.

از آنجا که انرژی آزاد ترکیبات آلومینیوم به سهولت تامین می گردد بسیاری از اتمهای کوچک حتی در حالت مذاب نیز با آلومینیوم ترکیب می شوند که همین امر باعث حضور ترکیبات مختلفی در ذوب و ساختمان ریخته گری آلومینیوم می شود.

از مباحث متالوژی و ترمودینامیکی استنباط می شود که ضریب نفوذ عناصر در آلومینیوم

که در آن

ثابت نفوذی

Q انرژی انتقال بر حسب Cal/mol

R ثابت گازها 987/1 Cal/mol

T درجه حرارت مطلق می باشد

مطالعات تجربی ثابت کرده است که D (ضریب نفوذی) شدیدا تحت تاثیر درجه حرارت قرار دارد و مقدار Q و در مورد عناصری که آلیاژهای صنعتی را تولید می کنند مشخص است که از جداول ترمودینامیکی استخراج می شود.

ثابت کریستالی آلومینیوم در اثر درجه حرارت انبساط می یابد، بطوری که ضریب انبساط خطی این عنصر که در C ْ20 برابر است در درجه حرارت C 200 ، و در C ْ 500 برابر می باشد. از طرف دیگر انبساط ثابت کریستالی این عنصر در مقابل محلولهای جامد در هر حالت از قانون و گارد تبعیت می کند.

نقطه ذوب آلومینیوم C ْ 659 و نقطه جوش آن C ْ 2057 است ولی فشار بخار آلومینیوم C ْ 1000 تقریبا برابر میلیمتر جیوه می باشد که از رابطه کلی زیر استخراج می شود.

به دلیل ایجاد فشار بخار و شدت اکسیداسیون عملا کاربرد آلومینیوم مذاب در حرارتهای بیش از C ْ 1000 غیر ممکن است. گرمای نهان گداز آلومینیوم برابر 2480 کالری بر اتم گرم می باشد و بر طبق روابط فیزیکی آنتروپی گداز آن

مقایسه انتروپی گداز و تغییرات انتروپی از درجه محیط تا نقطه ذوب نمایشگر تغییرات وسیعی است که در انتقال فاز از مایع به جامد وبالعکس در ساختمان کریستالی فلز حاصل می گردد.

نسبت تغیرات مذکور برای چند عنصر در زیر نشان داده شده است

انتروپی گداز تغییرات انتروپی تا نقطه ذوب فلز

54/0 46/2 53/4 کادمیوم

47/0 55/2 45/5 روی

37/0 75/2 51/7 آلومینیوم

31/0 32/2 54/7 منیزیم

24/0 30/2 79/9 مس

23/0 21/2 78/9 طلا

13/0 2 50/15 آهن

باید توجه داشت که رابطه برای فلزات خالص و ترکیبات فلزی که نقطه تجانس در منحنی مایع و جامد پدید می آید صادق است و در سایرموارد نمی تواند مورد استفاده قرار گیرد. آلومینیوم در حالت مذاب انبساط زیادی پیدا می نماید بطوریکه وزن مخصوص آن از 69/2 در درجه حرارت محیط به 38/2 در حالت مذاب تقلیل می یابد و از این رو انقباض حجمی آن حدود 10% می باشد که با توجه به وزن مخصوص جامد در درجه حرارت C ْ650 ، که برابر 50/2 است انقباض در فاصله انجماد به 8/6 % تقلیل می یابد.

آلومینیوم جامد با ساختمان کریستالی FCC و عدد همسایگی حدود 11 و فاصله همسایگی 12 و فاصله همسایگی ْ A 86/2 ، بعد از ذوب دارای عدد همسایگی حدود 11 و فاصله همسایگی بیش از ْ A 3 می گردد و از این رو ضریب انبساط خطی آن در مرحله ذوب نیز ، حدود 4% است .

گرمای نهان گداز این عنصر 5/2 کیلو کالری بر مول می باشد که در مقایسه با گرمای تبخیر آب 6/69 کیلو کالری بر مول نسبت آن حدود 27 و به همین دلیل در جریان ذوب ، امکان تبخیر و تصعید آلومینیوم بسیار کم است. این نکته در مورد عناصری مانند منیزیم، روی و کادمیوم که گرمای نهان گداز آنها به ترتیب 08/2، 72/1 و 53/1 کیلو کالری بر مول و نسبت آنها از 16 کمتر است حائز اهمیت است که امکان تبخیر و تصعید چنین عناصری در مرحله ذوب را افزایش می دهد.

2-1 مشخصات ریخته گری وذوب :

آلومینیوم و آلیاژهای آن به دلیل نقطه ذوب کم و برخورداری از سیالیت بالنسبه خوب و همچنین گسترش خواص مکانیکی و فیزیکی در اثر آلیاژسازی و قبول پدیده های عملیات حرارتی و عملیات مکانیکی، در صتایع امروز از اهمیت زیادی بر خوردارند و روز به روز موارد مصرف این آلیاژ ها توسعه می یابد. عناصر مختلف مانند سلیسیم ، منیزیم ، مس ، در خواص ریخته گری و مکانیکی این عنصر شدیدا تاثیر می کنند و یک رشته آلیاژهای صنعتی را پدید می آورند که از مقاومت مکانیکی، مقاومت به خورندگی و قابلیت ماشین کاری بسیار مطلوب برخوردارند. قابلیت جذب گاز و فعل و انفعالات شیمیایی در حالت مذاب از اهم مطالبی است که در ذوب و ریخته گری آلومینیوم مورد بحث قرار می گیرد و از این رو مستقلا در بخش سوم این کتاب مطالعه می شوند.

1-2-1 تقسیم بندی آلیاژها :

آلیاژهای آلومینیوم در اولین مرحله به دو دسته تقسیم می گردند :

تحقیق در مورد مشخصات عمومی آلومینیم و آلیاژهای آن (word)

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 15

مشخصات عمومی آلومینیم و آلیاژهای آن

مشخصات فیزیکی :

آلومینیوم یکی از عناصر گروه سدیم در جدول تناوبی است که با تعداد پروتون 13 و نوترون 14 طبقه بندی الکترونی آن به صورت زیر می باشد

که در نتیجه می توان علاوه بر ظرفیت 3،ظرفیت 1را نیز در بعضی شرایط برای آلومینیوم در نظر گرفت

آلومینیوم از یک نوع ایزوتوپ تشکیل شده است وجرم اتمی آن در اندازه گیرهای فیزیکی 1099/26 در اندازه گیرهای شیمیایی 98/26 تعیین گردیده است . شعاع اتمی این عنصر در c o 25برابر 42885/1 آنگسترم و شعاع یونی آن از طریق روش گلداسمیت برابر A 57/0بدست آمده است که در ساختمان FCC وبدون هیچ گونه تغییر شکل آلوترو پیکی متبلور می شود .

مهمترین آلیاژهای صنعتی و تجارتی آلومینیوم عبارت از آلیاژهای این عنصر و عناصر دوره تناوبی سدیم مانند (منیزیم ، سلیسیم ) و عناصر دوره وابسته تناوب مانند مس ویا آلیاژهای توامی این دو گروه است .

سیلیسیم و منیزیم با اعداد اتمی 14و12 همسایه های اصلی آلومینیوم می باشند و بسیاری از کار بردهای تکنولوژیکی آلومینیوم بر اساس چنین همسایگی استوار است .ثابت کریستالی آلومینیومْ A 0414/4a= و مطابق شرایط فیزیکی قطر اتمی آن فرمول8577/2 dAl = می باشد . بدیهی است حلالیت آلومینیوم به نسبت زیادی به قطر اتمی آن بستگی دارد و مطابق آنچه در مباحث متالورژی فیزیکی بیان می گردد اختلاف قطر اتم های حلال ومحلول نباید از 15%تجاوز نماید،در حالی که شکل ساختمانی و الکترونهای مدار آخر نیزدر این حلالیت بی تاثیر نیستند .

در موردمنیزیم و سیلیسیم فاکتور اندازه اتمی نسبت به آلومینیوم مطابق روابط زیر است

و اختلاف الکترونی مدار آخر نیز به ترتیب( 1+) برای منیزیم و(1ـ)برای سیلیسیم می باشد. در مورد تشابه ساختمانی نیز در حالی که عدد همسایگی آلومینیوم 12است اعداد همسایگی منیزیم وسیلیسیم به ترتیب (6و6) (منشور فشرده )و(4ساختمان الماس)هستند که در مجموع می توان انتظار داشت که حلالیت جامد سیلیسیم در آلومینیوم ناچیز وحلالیت منیزیم از مقدار بیشتری برخودار باشد.

حلالیت نفوذ عناصر در آلومینیوم تابع قطر دهانه نفوذ جانبی

وقطر دهانه نفوذ مرکزی

بنابراین اتم های با قطر کوچک (کربن54/1،ازت40/1،بر 75/1،ئیدروژن 74/0و اکسیژن20/1)را می توان پیش بینی نمود که از طریق بین نشینی ونفوذی در آلومینیوم محلول جامد تشکیل دهند ولی تاثیر انرژی آزاد مناسب در تشکیل ترکیبات بین فلزی غیر فلزی مانع حلالیت عناصر فوق (به جز ئیدروژن)در آلومینیوم میگردد و تشکیل ترکیباتی مانندرا باعث میشوند .

از بحث فوق نتیجه می شود که عناصر با قطر اتمی بیشتر از 17/1 آنگسترم نمی توانند در فلز آلومینیوم به طریق بین نشینی حل شوند و ئیدروژن تنها عنصری است که حلالیت آن در حالت جامد مسلم میباشد.

از آنجا که انرژی آزاد ترکیبات آلومینیوم به سهولت تامین می گردد بسیاری از اتمهای کوچک حتی در حالت مذاب نیز با آلومینیوم ترکیب می شوند که همین امر باعث حضور ترکیبات مختلفی در ذوب و ساختمان ریخته گری آلومینیوم می شود.

از مباحث متالوژی و ترمودینامیکی استنباط می شود که ضریب نفوذ عناصر در آلومینیوم

که در آن

ثابت نفوذی

Q انرژی انتقال بر حسب Cal/mol

R ثابت گازها 987/1 Cal/mol

T درجه حرارت مطلق می باشد

مطالعات تجربی ثابت کرده است که D (ضریب نفوذی) شدیدا تحت تاثیر درجه حرارت قرار دارد و مقدار Q و در مورد عناصری که آلیاژهای صنعتی را تولید می کنند مشخص است که از جداول ترمودینامیکی استخراج می شود.

ثابت کریستالی آلومینیوم در اثر درجه حرارت انبساط می یابد، بطوری که ضریب انبساط خطی این عنصر که در C ْ20 برابر است در درجه حرارت C 200 ، و در C ْ 500 برابر می باشد. از طرف دیگر انبساط ثابت کریستالی این عنصر در مقابل محلولهای جامد در هر حالت از قانون و گارد تبعیت می کند.

نقطه ذوب آلومینیوم C ْ 659 و نقطه جوش آن C ْ 2057 است ولی فشار بخار آلومینیوم C ْ 1000 تقریبا برابر میلیمتر جیوه می باشد که از رابطه کلی زیر استخراج می شود.

به دلیل ایجاد فشار بخار و شدت اکسیداسیون عملا کاربرد آلومینیوم مذاب در حرارتهای بیش از C ْ 1000 غیر ممکن است. گرمای نهان گداز آلومینیوم برابر 2480 کالری بر اتم گرم می باشد و بر طبق روابط فیزیکی آنتروپی گداز آن

مقایسه انتروپی گداز و تغییرات انتروپی از درجه محیط تا نقطه ذوب نمایشگر تغییرات وسیعی است که در انتقال فاز از مایع به جامد وبالعکس در ساختمان کریستالی فلز حاصل می گردد.

نسبت تغیرات مذکور برای چند عنصر در زیر نشان داده شده است

انتروپی گداز تغییرات انتروپی تا نقطه ذوب فلز

54/0 46/2 53/4 کادمیوم

47/0 55/2 45/5 روی

37/0 75/2 51/7 آلومینیوم

31/0 32/2 54/7 منیزیم

24/0 30/2 79/9 مس

23/0 21/2 78/9 طلا

13/0 2 50/15 آهن

باید توجه داشت که رابطه برای فلزات خالص و ترکیبات فلزی که نقطه تجانس در منحنی مایع و جامد پدید می آید صادق است و در سایرموارد نمی تواند مورد استفاده قرار گیرد. آلومینیوم در حالت مذاب انبساط زیادی پیدا می نماید بطوریکه وزن مخصوص آن از 69/2 در درجه حرارت محیط به 38/2 در حالت مذاب تقلیل می یابد و از این رو انقباض حجمی آن حدود 10% می باشد که با توجه به وزن مخصوص جامد در درجه حرارت C ْ650 ، که برابر 50/2 است انقباض در فاصله انجماد به 8/6 % تقلیل می یابد.

آلومینیوم جامد با ساختمان کریستالی FCC و عدد همسایگی حدود 11 و فاصله همسایگی 12 و فاصله همسایگی ْ A 86/2 ، بعد از ذوب دارای عدد همسایگی حدود 11 و فاصله همسایگی بیش از ْ A 3 می گردد و از این رو ضریب انبساط خطی آن در مرحله ذوب نیز ، حدود 4% است .

گرمای نهان گداز این عنصر 5/2 کیلو کالری بر مول می باشد که در مقایسه با گرمای تبخیر آب 6/69 کیلو کالری بر مول نسبت آن حدود 27 و به همین دلیل در جریان ذوب ، امکان تبخیر و تصعید آلومینیوم بسیار کم است. این نکته در مورد عناصری مانند منیزیم، روی و کادمیوم که گرمای نهان گداز آنها به ترتیب 08/2، 72/1 و 53/1 کیلو کالری بر مول و نسبت آنها از 16 کمتر است حائز اهمیت است که امکان تبخیر و تصعید چنین عناصری در مرحله ذوب را افزایش می دهد.

2-1 مشخصات ریخته گری وذوب :

آلومینیوم و آلیاژهای آن به دلیل نقطه ذوب کم و برخورداری از سیالیت بالنسبه خوب و همچنین گسترش خواص مکانیکی و فیزیکی در اثر آلیاژسازی و قبول پدیده های عملیات حرارتی و عملیات مکانیکی، در صتایع امروز از اهمیت زیادی بر خوردارند و روز به روز موارد مصرف این آلیاژ ها توسعه می یابد. عناصر مختلف مانند سلیسیم ، منیزیم ، مس ، در خواص ریخته گری و مکانیکی این عنصر شدیدا تاثیر می کنند و یک رشته آلیاژهای صنعتی را پدید می آورند که از مقاومت مکانیکی، مقاومت به خورندگی و قابلیت ماشین کاری بسیار مطلوب برخوردارند. قابلیت جذب گاز و فعل و انفعالات شیمیایی در حالت مذاب از اهم مطالبی است که در ذوب و ریخته گری آلومینیوم مورد بحث قرار می گیرد و از این رو مستقلا در بخش سوم این کتاب مطالعه می شوند.

1-2-1 تقسیم بندی آلیاژها :

آلیاژهای آلومینیوم در اولین مرحله به دو دسته تقسیم می گردند :

تحقیق در مورد آلیاژهای سرامیکی (word)

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 10

آلیاژهای تجارتی و سرامیکها

لازم است که گفته شود بیشتر آلیاژهای تجارتی در قسمتهای ساده تر نمودارهای فازی واقع است. مثلا 99 درصد آلیاژهای برنج در ناحیه تک فازی واقعند.

همچنین برنزهای متداول کمتر از 10% قلع دارند و در سیستم cu -sn(14-9) از نظر تجارتی به ناحیه هایی که ظاهر پیچیده تری دارند توجه چندانی نمی شوند.

در فصل 11 به آلیاژهایی مانند 0 Al- 10mg, 90 mg -10Al,95 Al-5Cu 9 توجه خاصی مبذول می شود زیرا هرکدام از آنها درد های تک فازی هستند ولی در حین سرد شدن از منحنی حد حلالیت می گذرد.

با کنترل کردن سرعتی که فاز دوم جدا می شود می توان استحکام آلیاژ را تا حدود زیادی افزایش داد و این از نظر مهندس بسیار با ارزش است.

سیستم A1-S1 اساس تصفیه نیمه ها و مواد مربوطه را از نظر تجارتی فراهم می سازد. در دو بخش بعد ، الیاژهای ( اهن- کربن ) با جزئیات آنها مورد مطالعه قرار می گیرند. زیرا اولا در هر تمدن صنعتی فولاد بزرگترین آلیاژ است .

و ثانیا فولادها را بعنوان نخستین نمونه برای عملیات حرارتی می توان بکار برد. کنترل ساختمان میکروسکوپی و در نتیجه خواص آلیاژها از طریق عملیات حرارتی با کاربرد نمودارهای فازی میسر است.

در مورد سرامیکها نیز نمودارهای فازی بهمان اندازه مهم است . با وجود این در این کتاب فقط سه نمودار سرامیکی بحث و بررسی خواهد شد.

اولین نمودار مربوط به سرامیکهایی است که اساس آنها خاک رس است . خاکهای رس با کیفیت بهتر بعد از عمل تقریبا شامل 40Al2O3-60SiO2 هستند.

نمودار Fe-O تغییرات بدون نسبت وزنی را برای Fe-O که در فصلهای قبلی بحث شد نشان می دهد.

نمودار Feo-mgo نشان می دهد که محلول جامد Mgo ,FeO پایین تر از دمای حد جامد ، با هر ترکیبی وجود دارد و با سیستمCu-Ni که شامل مواد فلزی است قابل مقایسه می باشند.

- سیستم " آهن – کربن "

فولاد ( STELL) که نخستین آلیاژ آهن و کربن است می تواند اکثر واکنشها و ساختمانهای میکروسکوپی متداول بمنظور تغییر خواص مواد را در برگرفته و توصیف نماید.

همچنین آلیاژهای آهن و کربن بعنوان اساسی ترین مواد مهندسی ساختمان بکار می روند.

قابلیت تغییر فولادها بعنوان مواد مهندسی را از فولادهای متنوع بسیاری که تولید شده اند می توان دریافت. از یک طرف فولادهای بسیار نرم برای کاربردهایی چون سپر اتومبیل و صفحه اجاق وجود دارد و از طرف دیگر فولادهایی سخت و سفت برای تیغه های مولد بکار می روند.

بعضی فولادها باید مقاومت زیادی در برابر خوردگی داشته باشند. برخی فولادها که در مبدلهای الکتریکی بکار می روند باید مشخصات مغناطیسی معینی دارا بوده تا در هر ثانیه چندین بار و با اتلاف کمی انرژی ، مغناطیسی و غیر مغناطیسی بشوند و برخی دیگر کاملا غیر مغناطیسی باشند. تا در مواردی چون ساعتهای مچی بکار آیند.

نمودارهای فازی برای توضیح هریک از خواص فوق می توانند مورد استفاده قرار گیرند.

وضع ساختمانی آهن خالص در دمای محیط آهن یا فریت نامیده می شود. فریت یا خلوص تجارتی کاملا نرم و انعطاف پذیر بوده و دارای استحکام کششی کمتر از 45000 ( 310) می باشد.

فریت در دمای پایین تر از 170 ماده ای آهنربایی است.

ساختمان فریت مکعب مرکز دارا است بهمین دلیل فضاهای بین اتمی اش کوچک بوده و کاملا کروی نیستند و نمی توانند حتی اتم کروی و کوچک کربن را براحتی در خود جای دهند.

اتم کربن کوچک تر از آن است که محلول جامد جانشینی تشکیل دهد و بزرگتر از آن است که به آسانی محلول جامد بین نشینی بوجود آورد.

بنابراین حلالیت کربن در فریت بسیار کم است.

ساختمان مکعب با وجود مرکز دار اهن " آستنیت یا آهن " نامیده می شود و آهن خالص با چنین ساختمانی بین 912 و 394 پایدار است .

مقایسه سیستم خواص مکانیکی آستنیت و فریت آسان نیست زیرا این مقایسه باید در دمای مختلف انجام گیرد.

به طور کلی در دماهایی که آستنیت پایدار است ، نرم و انعطاف پذیر بوده و بنابراین برای عملیات شکل دادن مناسب می باشد.

لذا بیشتر عملیات آهنگری و نورد در 100 یا بالاتر انجام می شود که آهن ساختمان داشته باشد. آشتنیت در هیچ دمایی آهنربایی نیست.

در ساختمان مکعب با وجوه مرکز دار آهن فضاهای بین اتمی بزرگتری نسبت به فریت وجود دارد .

ولی حتی در این حالت نیز حفره های ساختمان به اندازه کافی بزرگ نیستند که تعداد زیادی اتمهای کربن را بین خود جای دهند و بدین طریق وجود کربن تغییر زیادی در ساختمان آهن بوجود می اورد.

در نتیجه تمام حفره ها نمی توانند در یک زمان پر شوند و حداکثر حلالیت فقط 11/2% کربن است.

بنا به تعریف ، فولادها کمتر از 2/1% کربن دارند. و بنابراین تمام این مقدار در دمای بالا در آستنیت حل می شود.

تحقیق در مورد آلیاژهای تجارتی و سرامیکها (word)

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 9

آلیاژهای تجارتی و سرامیکها

لازم است که گفته شود بیشتر آلیاژهای تجارتی در قسمتهای ساده تر نمودارهای فازی واقع است. مثلا 99 درصد آلیاژهای برنج در ناحیه تک فازی در شکل (13-9) واقعند.

همچنین برنزهای متداول کمتر از 10% قلع دارند و در سیستم cu-snشکل (14-9) از نظر تجارتی به ناحیه هایی که ظاهر پیچیده تری دارند توجه چندانی نمی شوند.

در فصل 11 به آلیاژهایی مانند cu 5- Al95 ، Al 10- mg 90 وmc 10-Al 90 شکلهای ( 15-9 و 16-9 ) توجه خاصی مبذول می شود زیرا هرکدام از آنها درد های تک فازی هستند ولی در حین سرد شدن از منحنی حد حلالیت می گذرد.

با کنترل کردن سرعتی که فاز دوم جدا می شود می توان استحکام آلیاژ را تا حدود زیادی افزایش داد و این از نظر مهندس بسیار با ارزش است.

سیستم A1-S1 شکل (19-9) اساس تصفیه نیمه ها و مواد مربوطه را از نظر تجارتی فراهم می سازد. در دو بخش بعد ، الیاژهای ( اهن- کربن ) با جزئیات آنها مورد مطالعه قرار می گیرند. زیرا اولا در هر تمدن صنعتی فولاد بزرگترین آلیاژ است .

و ثانیا فولادها را بعنوان نخستین نمونه برای عملیات حرارتی می توان بکار برد. کنترل ساختمان میکروسکوپی و در نتیجه خواص آلیاژها از طریق عملیات حرارتی با کاربرد نمودارهای فازی میسر است.

در مورد سرامیکها نیز نمودارهای فازی بهمان اندازه مهم است . با وجود این در این کتاب فقط سه نمودار سرامیکی بحث و بررسی خواهد شد.

اولین نمودار مربوط به سرامیکهایی است که اساس آنها خاک رس است . خاکهای رس با کیفیت بهتر بعد از عمل تقریبا شامل 40 Al2O3-60SIO2 هستند.

نمودار Fe-O تغییرات بدون نسبت وزنی ( را برای ( در شکل 17-9) که در فصلهای قبلی بحث شد نشان می دهد.

نمودار نشان می دهد که محلول جامد پایین تر از دمای حد جامد ، با هر ترکیبی وجود دارد و با سیستم ( شکل 7-9) که شامل مواد فلزی است قابل مقایسه می باشند.

6-9 سیستم " آهن – کربن "

فولاد ( STELL) که نخستین آلیاژ آهن و کربن است می تواند اکثر واکنشها و ساختمانهای میکروسکوپی متداول بمنظور تغییر خواص مواد را در برگرفته و توصیف نماید.

همچنین آلیاژهای آهن و کربن بعنوان اساسی ترین مواد مهندسی ساختمان بکار می روند.

قابلیت تغییر فولادها بعنوان مواد مهندسی را از فولادهای متنوع بسیاری که تولید شده اند می توان دریافت. از یک طرف فولادهای بسیار نرم برای کاربردهایی چون سپر اتومبیل و صفحه اجاق وجود دارد و از طرف دیگر فولادهایی سخت و سفت برای تیغه های مولد بکار می روند.

بعضی فولادها باید مقاومت زیادی در برابر خوردگی داشته باشند. برخی فولادها که در مبدلهای الکتریکی بکار می روند باید مشخصات مغناطیسی معینی دارا بوده تا در هر ثانیه چندین بار و با اتلاف کمی انرژی ، مغناطیسی و غیر مغناطیسی بشوند و برخی دیگر کاملا غیر مغناطیسی باشند. تا در مواردی چون ساعتهای مچی بکار آیند.

نمودارهای فازی برای توضیح هریک از خواص فوق می توانند مورد استفاده قرار گیرند.

وضع ساختمانی آهن خالص در دمای محیط آهن یا فریت نامیده می شود. فریت یا خلوص تجارتی کاملا نرم و انعطاف ژذیر بوده و دارای استحکام کششی کمتر از 45000 ( 310) می باشد.

فریت در دمای پایین تر از 170 ماده ای آهنربایی است.

ساختمان فریت مکعب مرکز دارا است بهمین دلیل فضاهای بین اتمی اش کوچک بوده و کاملا کروی نیستند و نمی توانند حتی اتم کروی و کوچک کربن را براحتی در خود جای دهند.

اتم کربن کوچک تر از آن است که محلول جامد جانشینی تشکیل دهد و بزرگتر از آن است که به آسانی محلول جامد بین نشینی بوجود آورد.

بنابراین حلالیت کربن در فریت بسیار کم است.

ساختمان مکعب با وجود مرکز دار اهن " آستنیت یا آهن " نامیده می شود و آهن خالص با چنین ساختمانی بین 912 و 394 پایدار است .

مقایسه سیستم خواص مکانیکی آستنیت و فریت آسان نیست زیرا این مقایسه باید در دمای مختلف انجام گیرد.

به طور کلی در دماهایی که آستنیت پایدار است ، نرم و انعطاف پذیر بوده و بنابراین برای عملیات شکل دادن مناسب می باشد.

لذا بیشتر عملیات آهنگری و نورد در 100 یا بالاتر انجام می شود که آهن ساختمان داشته باشد. آشتنیت در هیچ دمایی آهنربایی نیست.

در ساختمان مکعب با وجوه مرکز دار آهن فضاهای بین اتمی بزرگتری نسبت به فریت وجود دارد .

ولی حتی در این حالت نیز حفره های ساختمان به اندازه کافی بزرگ نیستند که تعداد زیادی اتمهای کربن را بین خود جای دهند و بدین طریق وجود کربن تغییر زیادی در ساختمان آهن بوجود می اورد.

در نتیجه تمام حفره ها نمی توانند در یک زمان پر شوند و حداکثر حلالیت فقط 11/2% کربن است ( شکل 20-9) .

بنا به تعریف ، فولادها کمتر از 2/1% کربن دارند. و بنابراین تمام این مقدار در دمای بالا در آستنیت حل می شود.

آهن دلتا

بالاتر از 394 آستنیت پایدار نبوده و ساختمان بلوری مجددا به تبدیل می شود که اهن & نام دارد. آهن دلتا همانند آهن آلفاست .

البته در دمایی مختلف و بنابراین معمولا فریت دلتا نامیده می شود. حلالیت کربن در فریت دلتا کم است ولی بدلیل زیاد بودن درجه حرارت بمراتب از فریت آلفا زیادتر است.

در الیاژهای آهن و کربن اضافه تر از حد حلالیت فاز دیگری تشکیل می دهد که معمولا کاربید آهن است.

کاربید اهن که سمنتیت نیز نامیده می شود دارای ترکیب شیمیایی می باشد. نباید تصور نمود که کاربید آهن راملکولهای تشکیل می دهد بلکه واقعیت این است که اتمهای آهن و کربن در ساختمان کریستالی کاربید با نسبیت سه به یک وجود دارند.

سازگارکننده ها برای آلیاژهای پلیمری (تحقیق)

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 17

سازگارکننده ها برای آلیاژهای پلیمری

کاربرد آلیاژهای پلیمری به دلیل ارائه موازنه ای مطلوب از خواص فیزیکی و شیمیایی همچنان به رشد سریع خود ادامه می دهد. سازگارکننده ها مکانیسمی جهت اختلاط این پلیمرهای غیر قابل امتزاج فراهم می آوردند. در این مقاله به روند اخیر استفاده از سازگارکننده ها برای آلیاژهای پلیمری نگاهی می اندازیم.

استفاده از آلیاژهای پلیمری و به تبع آن سازگارکننده ها طبق پیش بینی کارشناسان، همچنان به رشد خود ادامه خواهد داد. بازار سازگارکننده ها، بدون در نظر گرفتن آن میزان که در بازیافت استفاده می شود، در حدود 6/13 میلیون کیلوگرم (30 میلیون پوند) در سال 2000 تخمین زده شده است و انتظار می رود تا با سرعت رشد سالانه % 4/5 در سال 2005 به 6/18 میلیون کیلوگرم (40 میلیون پوند) برسد. کمپانی ارتباطات تجاری (BCC) که یک کمپانی آمریکایی است این مطلب را در گزارش سال 2001 خود تحت عنوان "بهینه سازی پلیمر پس از پلیمریزاسیون" بیان کرده است. دو عامل خواص و قیمت، رشد آلیاژها را تضمین میکنند. آلیاژهای پلیمری جهت حصول موازنه مطلوب میان خواص فیزیکی و شیمیایی به طور وسیعی استفاده می شوند. گرایش به پلیمرهای با نقاط ذوب بالاتر و پایداری حرارتی بهتر منجر به کاربرد بیشتر آلیاژهای پلیمری شده است که برای بهبود این پلیمرها که نوعا شکننده تر هستند، به کار گرفته می شوند.

تمایل دیگر، آلیاژ سازی سه ماده یا بیشتر با یکدیگر می باشد که عمدتاً در اجزای قالب گیری شده محصول مورد استفاده مصرف کننده به کار می روند، که از آن جمله می توان به لاستیک های با زیر دست نرم بر روی مسواک ها یا تیغ ها اشاره نمود. اجزای قالب گیری شده یک محصول از مخلوط پیچیده ای از پلیمرها تشکیل می شوند که خواص فیزیکی مطلوب به همراه چسبندگی به زمینه را دارا می باشند. سازگارکننده ها در به دست آوردن این آلیاژها نقش کلیدی دارند.

صنعت پلاستیک به طور مداوم به دنبال کاهش در هزینه ها می باشد. در برخی موارد که یک پلیمر گران جهت کاربرد مشخصی مورد نظر می باشد، آلیاژ سازی با یک پلیمر ارزان تر با یک پرکننده، با استفاده از سازگارکننده یا عامل اتصال (Coupling Agent) مربوط، هزینه ها را کاهش خواهد داد. راه حل دیگر اصلاح یک پلیمر ارزان مانند pp با استفاده از مواد افزودنی یا آلیاژسازی می باشد به طوری که بتواند با مواد بهتر از لحاظ خواص رقابت کند.

چگونگی عملکرد سازگارکننده ها

سازگارکننده ها جهت تهیه آلیاژ از پلیمرهای غیر قابل امتزاج و خلق یک مخلوط همگون به کار می روند. مواد ناسازگار، مانند آب و روغن، هنگام اختلاط دو فازی می شوند. یک سازگارکننده مانند یک عامل سطح فعال عمل کرده و کشش بین سطحی دو پلیمر ناسازگار را کاهش داده و امکان تهیه آلیاژ از آن ها را فراهم می آورد.

هر چند که آلیاژ کماکان دو فازی است اما سازگارکننده، اختلاط و پایداری دو فاز را تا حدی که آلیاژ به مثابه حالت امتزاج پذیر عمل کند، ممکن می سازد. سازگار کننده نوعاً شامل دو بخش است به طوری که هر بخش می تواند با یکی از اجزای آلیاژ بر همکنش داشته باشد، سازگارکننده های غیر واکنشی پیوندی تشکیل نمی دهند اما عموماً با یکی از اجزا آلیاژ امتزاج پذیر می باشند.

سازگارکننده ها نقش مهمی در خلق انواع مختلف آلیاژ داشته و به آمیزه سازان نیز تا حدودی آزادی عملکرد در جهت برآورد نیازهای مشخص می دهند. آلیاژهای پلیمری عموماً خواص ضربه یا خمشی، مقاومت شیمیایی، شکل پذیری حرارتی و قابلیت چاپ را تغییر می دهند، در برخی موارد بعضی از خواص آلیاژ سازگار شده از هر یک از اجزا به تنهایی پیشی می گیرد.

سازگارکننده های *** از شرکت Crompton را می توان جهت تهیه ترکیبات پلی پروپلین با کارکرد بهینه، همچنین آلیاژهای پلی پروپلین یا بسیاری از گرما نرم های مهندسی مختلف به کار گرفت. جریان پذیری بهتر، دانسیته پایین تر، قالب پذیری و مقاومت شیمیایی بهتر، مقاومت به پیر شدن بهتر، مقاومت به خراش بهتر، شفافیت بالا و ماندگاری رنگ بهتر به علاوه کاهش وزن برای کاربردهای ویژه از مزایای استفاده از این مواد می باشد.

سازگارکننده های مورد استفاده در بازیافت

کاربرد مهم دیگر سازگارکننده ها در بازیافت مواد پلیمری می باشد، استفاده از مواد بازیافتی در فرایند گرما نرم ها معمول است. اگر مواد ضایعاتی شامل پلیمرهای ناسازگار، مانند آنچه در ساختارهای چند لایه مشاهده می شود، باشد، جزء ناسازگار به سطح خارجی ماده اکسترود شده مهاجرت خواهد نمود. سازگارکننده ها می توانند از وقوع این پدیده جلوگیری یا میزان آن را کاهش دهند. همچنین سازگارکننده ها امکان بازیافت تکه های فیلم های چند لایه ای را که حاوی پلیمرهای با اندیس جریان کاملاً متفاوت می باشند، فراهم می آورند.

آمیزه سازی با سازگارکننده ها

هنگام انتخاب یک سازگارکننده، آمیزه ساز ابتدا باید آن سازگارکننده ای را انتخاب کند که با پلیمرهای تشکیل دهنده آلیاژ همخوانی داشته باشد، سازگارکننده های واکنشی نیاز به یک گروه متضاد واکنشی دارند و سازگارکننده های غیر واکنشی باید از لحاظ گرانروی یا به طور ایده آل امتزاج پذیری، با یکی از اجزای آلیاژ تطبیق داشته باشند. آمیزه سازها همچنین باید به محدوده دمایی قابل استفاده برای سازگارکننده و اجزای آلیاژ توجه داشته باشند. آمیزه سازها باید مراقب هر گونه تاثیرات ناخواسته منفی حاصل از افزودن سازگارکننده نیز باشند. برای مثال در یک سیستم واکنشی پیوند زنی مالئیک انیدرید (MA) که پراکسید بسیار زیادی دارد، امکان شبکه ای شدن یکی از پلیمرها در حین فرایند وجود خواهد داشت. در سیستم های حاوی سازگارکننده های غیر واکنشی، آلیاژ سازگار شده باید از لحاظ خواص فیزیکی و خواص بلند مدت نظیر پیر شدن، حداقل به خوبی پلیمر ماتریس به تنهایی باشد. در سیستم های آلیاژی، آمیزه ساز باید به هر گونه لایه لایه شدن با توزیع ناهمگون ماده رنگزا یا افزودنی توجه داشته باشد. اگر یکی از پلیمرها در آلیاژ از دیگری آمورف تر باشد ممکن است که نسبت به ماده بلوری تر، ماده رنگزای بیشتری را در برگیرد. استفاده از سازگارکننده ای که اختلاط مناسب اجزای پلیمری را ممکن می سازد، می تواند توزیع ناهمگون ماده رنگزا را بر طرف سازد.

اختلاط برشی خوب در آلیاژسازی پلیمرها به خصوص هنگام سازگار سازی واکنشی، بسیار مهم می باشد، در برخی موارد میزان مورد نیاز سازگارکننده می تواند با بهبود شرایط اختلاط کاهش یابد. آلیاژهای با گرانروی بسیار متفاوت نیز نیاز به برش بسیار بالا دارند، اکسترودرهای دو پیچه همسوگرد به طور معمول برای اختلاط برشی به کار گرفته می شوند.

شرکت *** پلیمرهای *** را توسعه داده که بر پایه فناوری جدید SBC می باشند که بسیاری مزایای فرایندی و طراحی را ارائه می دهند.

سازگارکننده های واکنشی

پلی الفین های پیوند خورده با مالئیک انیدرید (MA) عموماً به عنوان عوامل اتصال برای سیستم های حاوی پرکننده یا تقویت کننده استفاده می شوند، اما همچنین می توانند به عنوان سازگارکننده های واکنشی برای آلیاژ پلی الفین ها با پلیمرهایی نظیر نایلون و EVOH که با MA واکنش می دهند، به کار گرفته شوند. PE یا PP پیوند خورده با MA تهیه شده توسط شرکت Crompton امکان تهیه آلیاژهای نایلون – PP را برای کاربردهایی نظیر قطعات سیستم سرمایش ماشین ها می دهند. خواص مناسب نایلون در دماهای بالا مورد نیاز می باشد، اما PP نیز به عنوان کاهش دهنده جذب رطوبت که باعث تخریب نایلون می گردد، لازم است. MA-g-PP را همچنین می توان به عنوان لایه میانی (Tie Layer) سازگارکننده در فیلم های بسته بندی چند لایه PP با EVOH که مانع نفوذ اکسیژن است، به کار برد. سازگارکننده های پیوند خورده با MA در بازیافت فیلم های چند لایه که ممکن است حاوی نایلون و PP باشند، سودمند خواهند بود. خط محصول Dupont Pusabound محدوده وسیعی از پلیمرهای پیوند خورده با MA را تولید می کند.

سایر سازگارکننده های واکنشی شامل ترپلیمر اتیلن – بوتیل اکریلات – گلیسیدیل متیل اکریلات (E-BA-GMA) مانند PTW Dupont Elvaloy می باشند که می توانند برای سازگار سازی آلیاژهای پلی بوتیلن ترفتالات PA/ PBT, PP (PBT) و پلی اتیلن ترفتالات (PET) پلی الفین به کار روند. یک کاربرد برای این ترپلیمرها در سیم و کابل های مقاوم حرارتی می باشد.

کوپلیمرهای Kraton PG، کوپلیمرهای بلوکی Kraton G می باشند که با MA پیوند زنی شده اند. از آنجا که هر مولکول دارای دو جزء است، این کوپلیمرها با محدوده وسیعی از پلیمرها شامل نایلون، PS و پلی