وبلاگ

:

مکانیزمهای مقاوم شدن به عنوان یکی از مهمترین مباحث در متالورژی مکانیکی همواره مورد توجه
محققین بوده و تاکنون پژوهشهای بسیاری در این زمینه صورت گرفته است. بسیاری از فلزات با انجام
کار سرد و آنیل خواص مورد نیاز را تامین می کنند، همچنین می توان با ایجاد محلول جامد جانشینی
یا بین نشینی باعث افزایش استحکام و سختی و یا تغییر آنها در جهت مطلوب گردید به عنوان مثال
برنج به عنوان یکی از مهمترین محلولهای جامد در صنایع استفاده فراوانی دارد، عملیات حرارتی
 پیرسازی نیز به عنوان یکی از مهمترین عوامل ایجاد استحکام خصوصا در آلیاژهای غیر آهنی هر روز
بیشتر از قبل بکار گرفته می .شود
در این تحقیق آلیاژهای مس بررسی و روشهای مختلف افزایش استحکام در این آلیاژها مطرح گردید.
مس عموما ب هواسطه کار سرد و ریزدانه کردن افزایش استحکام را تجربه خواهد کرد که میتوان با اضافه
نمودن عملیات آنیل نیز به خواص مورد نظر رسید. در گروه آلیاژهایی که از نوع محلول جامد میباشند
همانند برنجها، اضافه کردن میزان ماده آلیاژی به عنوان مثال روی، میتواند خواص آلیاژ را به میزان
قابل توجهی تغییر دهد همچنین بر روی این آلیاژها میتوان کار سرد انجام داد و خواص مورد نظر را
بدست آورد. ه آلیاژ ایی با قابلیت پیرسازی همانند آلیاژهای مس – کروم یا مس- بریلی مو دارای توانایی
افزایش استحکام خود به واسطه ایجاد رسوبهایی ریز و پراکنده در فاز زمینه میباشند . به همین
واسطه کاربرد وسیعی نیز در صنعت دارند .

هدف

هدف از انجام این تحقیق بررسی آلیاژهای مس و روشهای متداول ایجاد استحکام در آنها بود. مس از
جمله فلزات بسیار پر کاربرد در صنعت میباشد که از سالیان دور مورد استفاده قرار گرفته است. به علت
خواص الکتریکی عالی و هدایت گرمایی بسیار خوب آلیاژهای مس استفاده از آنها بصورت گسترده وجود
دارد. همچنین به دلیل مقاومت به خوردگی خوب و آسانی شکل دهی و همچنین مقاومت به خستگی
مناسب مورد استفاده قرار میگیرند. آلیاژهای جدیدتر مس دارای خواص مختلف و متنوعی میباشند از
جمله آلیاژهای حافظه دار مانند Cu-Zn-Al-Ni، آلیاژهای ضربه گیر مانند Cu-Al-Ni و یا آلیاژ
Cu-Cr-Zr با استحکام بالا میباشد. همچنین آلیاژهایی که توسط پراکنده سختی استحکام بیشتری
نسبت به مس دارند در سالهای اخیر بیشتر تولید و استفاده قرار گرفته اند که عمدتا به دلیل سختی،
مقاومت به خزش خوب و استحکام تسلیم بالا ب می اشد.خواص خوب خود از جمله استحکام مناسب،
رسانایی عالی و مقاومت به خوردگی کاربردهای مختلفی دارد. برای کاربردهای گوناگون خواص متفاوتی
از نظر استحکامی لازم میباشد که این مهم به واسطه روشهای متفاوتی انجام میشود. هدف از انجام
این تحقیق بررسی این روشها برای مس و آلیاژهای آن بود .

پیشینه تحقیق
ایجاد تغییر در مرز دانه و اندازه دانه ها سالهاست که از جمله روشهای تغییر استحکام در مواد می باشـد .
هنگامی که دانه ها ریز باشند مساحت کل مرز دانه ها در واحد حجم پلی کریستال افزایش می یابد و بـه
تبع آن خواص ماده بیشتر ب ر اساس خواص مرز دانه خواهد بود، برعکس هرچه دانهها درشتتـر باشـند
خواص ماده نزدیک به رفتار درون دانه ها خواهد . دش مرز دانهها در دمای کمتر از نصف نقطه ذوب فلـز،
موانع قوی در برابر حرکت نابجاییها به حساب می آیند و به علت اختلاف آرایش کریـستالی دانـه هـای
مجاور مانع لغزش نابجایی از یک دانه به دانه دیگر می گردند. لیکن در دماهـایی بـیش از حـدود نـصف
نقطه ذوب، به عنوان مکانهایی مناسب جهت شروع ترک عمل می نمایند، زیرا تغییر شکل بیشتر بر مرز
ها دانه متمرکز میگردد و به علت وجود ناخالصی در آنها تمایل به جدایش و شکست مرز دان های افزایش
 مییابد .
کرنش سختی یا کارسختی یکی دیگر از روش های استحکام دهی در فلـزات مـی باشـد و بیـشتر بـرای
استحکام دهی فلزات و آلیاژهایی بکار می رود که با عملیات حرارتـی سـخت نمـی شـوند ت. غییـر شـکل
پلاستیک تعداد نابجایی ها را زیاد می کند در نتیجه برخورد آنها بیشتر می شود و این خود باعـث ایجـاد
جاگهای متعدد روی نابجایی ها و متوقف یا کند شدن آنها میشود. یک فلز آنیـل شـده تقریبـا شـامل

۱۰ تا ۸ نابجایی بر سانتی متر مربع می باشد در حال یکه چگالی نابجایی یک فلز کار سخت شـده در
حدود ۱۰ نابجایی بر سانتی متر مربع است .
مخلوط همگن دو یا چند نوع اتم در حالت جامد را محلول جامد می نامند اضـافه کـردن اتمهـای حـل
شونده در شبکه اتمهای حلال، یا تشکیل محلول جامد، باعث افزایش استحکام آلیاژ می گردد. هنگـامی
که اتمهای فلزی دیگر در زمینه فلز اولیه حل می شوند ممکن است در هر یک از دو مکان جانـشین بـا
بین نشین قرار بگیرند . هنگامی که اتم حل شونده در جای اتمهـای حـلال قـرار گیـرد محلـول جامـد
جانشینی خواهد بود و هنگامی که اتم حلال در فضاهای خالی بین اتمهای حلال قـرار بگیـرد محلـول
جامد بین نشینی نام دارد . در عمل وقتی اتمهای حل شونده به اندازه اتمهای حلال باشد م حلول جامد
جانشینی و چنانچه بسیار کوچکتر باشد محلول جامد بین نشینی ایجاد خواهد شد .

:

چدنها آلیاژهایی از آهن – كربن – سلیسیوم است و به صورت حالت ریختگی یا پس از عملیات حرارتی كاربرد دارد و
مجموعه متنوعی از قیمت پائین تمام شده توام با قابلیت ریختگری ، استحكام ، قابلیت ماشینكاری،
سختی ، مقاومت در برابر سایش ، مقاومت در مقابل خوردگی ، انتقال حرارت و جذب ارتعاش در این
آلیاژ آنرا از سایر آلیاژهای ریختگی متمایز ساخته است .
ساختار میكروسكوپی و خواص چدن همچنین متفاوت از فولاد است ، در حین انجماد كربن اضافی
طی واكنش یوتكتیك به صورت فاز پایدار ترمودینامیك گرافیت ( چدن خاكستری) و یا فاز ناپایدار
سمنانیت ( چدن خالدار یا چدن سفید ) رسوب می كند.
تشكیل فاز پایدار یا ناپایدار به طبیعت و عملیات انجام شده روی مایع ، به ویژه توانایی گرافیت زایی ،
عمل جوانه زنی و سرعت خنك شدن بستگی دارد . سیلیسیم پتانسیل گرافیت زایی را به شدت افزایش
میدهد و در چدنهای خاكستری همواره در غلظت بالایی موجود است .

گرافیت زایی :
همانطور كه میدانیم وجود گرافیت با اشكال ظاهری مختلف و یا فاز سمانیت در چدن خالدار یا سفید
معمول می باشد و عوامل خاصی بر میزان ازدیاد یا كاهش گرافیت در ساختار چدن های گرافیتی موثر
می باشد .
پتانسیل گرافیت زایی مذاب چدن مالیبل با اضافه كردن مقادیری جزئی از عناصر Bi , Te كاهش میابد
لذا افزودن این عناصر به مقدار كم به مذاب چدن مالیبل اجازه می دهند كه قطعات ضخیم به صورت
سفید ریخته شوند پیش از آن كه با عملیات حرارتی گرافیت زایی شوند.

-انواع چدنها:
: عمومی چدن
این چدنها جزء بزرگترین گروه آلیاژهای ریختگی بوده و بر اساس شكل گرافیت به انواع گرافیت لایه ای
، مالیبل ، كروی و فشرده تقسیم بندی میشوند . همانطور كه میدانیم انواع چدنها با توجه به نوع
گرافیت دارای خواص مختلفند كه بر این اساس كاربردهای متفاوتی دارند كه در قسمتهای آینده در این
مورد توضیحاتی داده می شود .
 چدنهای خاكستری ورقه ای:
چدن های خاكستری جزو مهمترین چدنهای مهندسی هستند كه كاربردهای زیاد دارند. نام این چدنها
از خصوصیات رنگ خاكستری سطح مقطع شكست آن و شكل گرافیت مشتق می شود ، آنها نسبتا ارزان
و تولیدشان آسان است زیرا در مقایسه با دیگر چدنها از تلرانس تركیبی كه به سهولت تهیه میشوند دارا
بوده و مسایل و مشكلات تغذیهای و انقباض نداشته و تدارك قالب های آن نیز به درستی انجام شده و
قطعات تولیدی از این چدن ها به سهولت ماشین كاری و سطح تمام شده ماشینكاری آنها نیز مقاوم در
برابر ماشین از نوع لغزشی است این چدنها ضریب هدایت گرمایی بالایی داشته ولی الاستیسیته و قابلیت
تحمل شوك های حرارتی كمی دارند.
این خواص آنها را برای ریختگی هایی كه در معرض تنشهای حرارتی محلی یا تكرار تنش ها هستند
مناسب می سازد .
معایب چدن های خاكستری حساسیت به اندازه مقطع ریختگی و مقاومت كم آن در مقاطع ضخیم است
و این مورد مهم باید در طراحی قطعه ریختگی برای تحمل تنش های ناشی از كار مد نظر قرار گیرد .

قیمت : پنج هزار تومان

—-

پشتیبانی سایت :       

*         parsavahedi.t@gmail.com

:
رفتار سایشی آلیاژهای منیزیم مورد مطالعه قرار گرفت. تأثیر پارامترهای گوناگون روی رفتار سایشی
آلیاژهای منیزیم مورد مطالعه قرار گرفته است. مطالعات نشان داد که با افزایش نیرو و سرعت نرخ
سایش آلیاژهای منیزیم بالا می رود و با عبور از حد آستانه، رژیم سایش خفیف به رژیم سایش شدید
تبدیل می شود ا. ندازه دانه تأثیر چندانی روی رفتار سایشی آلیاژهای منیزیم نمی گذارد بجز در
مواردی که اندازه دانه نانو باشد. مطالعه ترکیب شیمیایی آلیاژ بیانگر این مطلب بود که با افزایش
ترکیبات سخت بین فلزی نرخ سایش کاهش چشمگیری می یابد. در واقع می توان بیان کرد که
افزودن عناصری که باعث ایجاد ترکیبات بین فلزی سخت می شوند نرخ سایش را کاهش می دهند. با
افزایش دما نرخ سایش افزایش می یابد و رژیم سایش شدید بر رفتار سایشی غالب می شود .
در فصل های آینده تأثیر نیرو و سرعت، اندازه دانه، ترکیب شیمیایی و دما روی رفتار سایشی
آلیاژهای منیزیم به تفصیل مورد مطالعه قرار خواهد گرفت.

قدمه 1 -1
امروزه ب ا افزایش روز افزون قیمت انرژی ، آلیاژ های منیزیم به دلیل استحکام به وزن بالای کاربرد رو
به افزایشی در صنایع اتومبیل سازی پیدا کرده اند. آلیاژ های منیزیم از آلومینیم سبکتر هستند و
چگالی آنها حدود 0 66/ آلومینیم و اندکی بیش از پلاستیک های تقویت شده اس ت [4-1].
همچنین در عصر حاضر با توجه به افزایش توجه به مسائل زیست محیطی از قبیل کمتر شدن
مصرف سوخت و باالتبع کاهش گازهای آلاینده مانند Co2، نگاه ها ب ه استفاده از آلیاژهای سبک
بیشتر شده است. تخمین زده می شود هر اتومبیل در هر کیلومتر 156 گرم Co2 تولید می کند که

با استفاده از تکنولوژی منیزیم می تواند تا 70 گرم کاهش یابد [ 1-2 ].
برخی از مزایای استفاده از آلیاژ های منیزیم که آنها را برای مصارف ساختمانی و صنعتی مناسب
و لرزش خوب ، پایداری ابعادی ، مقاومت به 1 گردانده است شامل سبکی ، خاصیت خفه کردن صدا
ضربه ، هدایت الکتریکی و حرارتی خوب و… است [ 5-1 ] .
 2- 1 عناصر آلیاژی و سیستم های آلیاژی :
مهمترین عناصر آلیاژی که به طور آشکار استحکام کششی آلیاژ منیزیم را بهبود می بخشد آلومینیم
است که با تشکیل ترکیب بین فلزی Mg17Al12 سبب بهبود استحکام می شود، همچنین روی و
منگنز چنین خواصی دارند و با تشکیل ترکیب بین فلزی سبب بهبود خواص می گردند. با افزودن
مقدار کمی منگنز (% 2/0 ) مقاومت خوردگی آلیاژ افزایش می یابد . در زیر برخی از عناصر با مختصری
از تأثیرشان بر آلیاژهای منیزیم آمده است [ 3 -1 ].

آلومینیم : خواص کششی و سختی و قابلیت ریخته گری را بهبود می بخشد به همین دلیل است
که اکثر آلیاژهای معمول منیزیم (مانند AZ91) دارای آلومینیم می باشد .
برلیم : کمتر از 30 ppm در مذاب باعث کاهش چشمگیر اکسیداسیون آن می ش .ود
کلسیم : تأثیر مثبت بر ریزدانگی دارد و باعث بهبود مقاومت به خزش می شود .
لیتیم : منجر به بالا رفتن استحکام به کمک ایجاد محلول جامد می گردد، چگالی را کاهش می
دهد و انعطاف پذیری را بهبود می بخشد .
منگنز : بالاتر از 5/1% باعث افزایش استحکام کششی می شود، همچنین سبب بهبود مقاومت به
خوردگی، ریزدانگی و قابلیت جوش پذیری می شود .
عناصر نادر خاکی(RE) : همه این عناصر تشکیل سیستم یوتکتیک می دهند، رسوب های
یوتکتیک بسیار پایدار هستند و مقاومت به خزش، خوردگی و استحکام دمای بالا را بهبود می
بخشند .
سیلیسیم : قابلیت ریخته گری را کاهش می دهد ولی سبب بهبود مقاومت به خزش می شود .
طلا و نقره : مقاومت به خزش و استحکام دمای بالای آلیاژ را بهبود می بخشند ولی مقاومت به
خوردگی را پایین می آورند .
توریم : بر مقاومت به خزش و استحکام دمای بالا اثر مثبت دارد ولی به دلیل رادیو اکتی و بودن با
عناصر دیگر جایگزین می شود .
روی : روی در زمینه استحکام و قابلیت ریخته گری مانند آلومینیم عمل می کند و به همراه
آلومینیم می تواند منجر به ایجاد میکروپروسیتی شود .

مس یكی از مهمترین مواد مهندسی است كه هم بصورت خالص و هم در شرایط آلیاژی كاربردهای
فراوانی دارد. در حالت خالص، این فلز تركیب فوق العاده ای از خواص مختلف را دارا است كه آن را به
صورت ماده ای اساسی و پركاربرد در صنایع الكتریكی مطرح كرده است. از جمله این خواص
می توان به هدایت الكتریكی زیاد، مقاومت به خوردگی، سادگی ساخت، تنش تسلیم متوسط، خواص
آنیل قابل كنترل و ویژگی های لحیم كاری و اتصال اشاره نمود. آلیاژهای مس از جمله برنج و برنز نیز

خواص مفیدی دارند كه موجب استفاده وسیع این آلیاژها در كاربردهای مهندسی شده است.
به دلیل داشتن تركیبی عالی از خواص هدایت حرارتی بالا، استحكام مكانیكی نسبتاً خوب و چقرمگی
در دامنه وسیعی از دماها، مس و آلیاژهای آن در كاربردهای پیچیده ای كه شرایط سرویس آنها نیاز
به انتقال حرارت بالا و تحمل بار دارد، می توانند بهترین انتخاب باشند.
از سوی دیگر، شناسایی دقیق رفتار مكانیكی و عمر این مواد در دمای بالا برای چنین كاربردهایی
كاملاً حیاتی می باشد. در گزارش حاضر رفتار خزشی مس خالص، اثر اندازه دانه، فرایند های آسیب
خزشی، عناصر آلیاژی نظیر Al ،Nb ،Mg ،Zr ،Cr، عملیات مكانیكی، عملیات حرارتی، روش های
مختلف ساخت آلیاژها و تغییرات ریزساختاری مورد بررسی قرار گرفته و ویژگی ها و همینطور
محدودیت های این آلیاژها در حالت های مختلف تشریح شده است.

هدف تحقیق
هدف در گزارش پیش رو، جمع آوری اطلاعات بدست آمده در تحقیق های پیشین و بررسـی
اثر و نقش پارامترهای موثر بر رفتار خزش مس و آلیاژهای آن می باشد.
پیشینه تحقیق
درباره رفتار خزشی مس و آلیاژهای آن، تحقیق هایی انجام شده است. در گزارش حاضر رفتار
خزشی مس خالص، اثر اندازه دانه، فرایند های آسیب خزشی، عناصـر آلیـاژی نظیـر Zr ،Cr،
Al ،Nb ،Mg، عملیات مكانیكی، عملیات حرارتی، روش های مختلف ساخت آلیاژها و تغییرات
ریزساختاری مورد بررسی قرار می گیرد.
روش كار و تحقیق
گزارش حاضر از مطالعه رفتار خزشی مس خالص و همچنین آلیاژهایی از مـس كـه در منـابع
نوشتاری شامل مقالات و كتب موجود است، تدوین شده است.

كامپوزیت های زمینه آلومینیمی تقویت شده با فاز ناپیوسته سرامیكی بخصوص كامپوزیت های
A356/TiAl3 ، به دلیل مدول ویژه مطلوب و مقاومت سایشی خوب، مورد توجه بسیاری از طراحان و سازندگان
قطعات مهندسی به عنوان جایگزین آلیاژهای آلومینیم برای كاربردهای ویژه قرار گرفته اند.
این كامپوزیت ها به روش های مختلفی تولید می شوند كه از میان آن ها روش ریخته گری به دلیل سادگی كار و
عدم محدودیت در شكل و ابعاد قطعات، امكان استفاده از تجهیزات متداول و اقتصادی بودن از اهمیت بیشتری
برخوردار می باشد.
فاز زمینه این كامپوزیت، آلیاژ A356 می باشد كه به دلیل قابلیت ریخته گری و سیالیت مناسب، كاربرد وسیعی در
تولید قطعات از طریق ریخته گری دارد و تحقیقات وسیعی در زمینه كامپوزیت های این آلیاژ با استفاده از ذرات TiAl3

به منظور بهبود خواص مكانیكی و مقاومت سایشی آن انجام شده است. ذرات TiAl3 تقویت كننده مناسبی در آلیاژهای
زمینه آلومینیمی می باشند كه با داشتن مدول الاستیسیته خوب و عدم واكنش شیمیائی مخرب با زمینه آلومینیمی به
خوبی در ساخت كامپوزیت های زمینه فلزی آلومینیمی به كار می رود.
یكی از نكته های قابل توجه در ساخت این دسته از كامپوزیت ها، پراكندگی ذرات فاز ثانویه TiAl3 در فاز زمینه
A356 می باشد. مشخصه های سیالیت و انجماد در حین عملیات ریخته گری، فاكتور كلیدی موثری بر پراكندگی
یكنواخت ذرات در زمینه است. این مواد به وسیله پارامترهایی از قبیل سیالیت فلز مذاب، سرعت انتقال حرارت، تر
شوندگی ذرات، روش هم زدن، كلوخه ای شدن ذرات تقویت كننده قبل و بعد از هم زدن، شكل و دمای قالب تحت
تاثیر قرار می گیرند.
با اضافه نمودن ذرات TiAl3 به درون مذاب فاز زمینه(A356)، سیالیت مذاب كامپوزیتی به طور چشمگیری كاهش
می یابد كه این امر منجر به مشكل شدن شرایط ریخته گری می گردد.
از جمله مشكلات این دسته از كامپوزیت های زمینه فلزی بخصوص كامپوزیت A356/TiAl3 حضور تخلخل زیاد در
مقایسه با آلیاژ زمینه و عدم تغذیه رسانی در فاصله بین دندریتی در طول انجماد منطقه می باشد كه
می تواند بر روی خواص مكانیكی كامپوزیت اثر معكوسی داشته باشد.
با توجه به اینكه این دسته از كامپوزیت های A356/TiAl3 بیشتر از طریق روش های گردابی تولید می شوند و در
حین عملیات هم زدن، هوا و گازها به درون مذاب كامپوزیت كشیده می شوند و ضمن ورود هوا به داخل آن از
طریق وجود یك لایه هوا در سطح ذرات، جوانه زنی حباب های گازی بر روی ذرات در حین انجماد و ممانعت

از خروج موثر گازها از مذاب كامپوزیت پس از ریخته گری به دلیل گرانروی بیشتر، تخلخل های زیادی تشكیل
می شوند.
از جمله نكته های پر اهمیت دیگر، میزان ترشوندگی ذرات TiAl3 توسط فاز مذاب می باشد كه از موثرترین
روش ها جهت افزایش ترشوندگی بین فاز تقویت كننده و فاز زمینه، پوشش دهی سطحی ذرات می باشد.