دانشگاه سمنان
دانشکده مهندسی مواد و متالورژی
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی مواد-گرایش شکل دادن فلزات
بررسی ساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت آلومینیوم پوشش داده شده با تیتانیا تولید شده با فرآیند نورد تجمعی
(ARB)
استاد راهنما:
دکتر اسماعیل عمادالدین
اسفند ماه 1393
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده:
در این تحقیق با استفاده از فرآیند اسپری پایرولیز بر روی ورق های آلومینیوم 1100AA حجم های متفاوتی از محلول مورد استفاده جهت لایه نشانی اکسید تیتانیم استفاده گردید و پس از لایه نشانی اکسید تیتانیم در مقیاس های نانو و میکرون، اقدام به ساخت کامپوزیت 2TiO Al/ با استفاده از عملیات اتصال نوردی تجمعی با تشکیل ساندویچی از ورق آلومینیوم خالص با ورق آلومینیوم پوشش داده شده با 2TiO گردید. پس از نورد، سختی کامپوزیت، خواص مکانیکی و مشاهدات ریزساختاری، به ترتیب به کمک دستگاه میکرو سختی سنج، دستگاه کشش ومیکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به EDX مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده گردید با افزایش محلول مورد استفاده جهت لایه نشانی اکسیدتیتانیم، ضخامت لایه افزایش پیدا کرده و منجر به تولیدکامپوزیتی با درصد حجمی بالاتر از اکسید تیتانیم شد. همچنین سختی کامپوزیت با افزایش سیکل های نورد افزایش پیدا کرد. استحکام کششی، استحکام تسلیم واستحکام نهایی کامپوزیت با افزایش درصد حجمی تیتانیم، افزایش یافت ودرنهایت نتایج نشان داد که تغییرات خواص مکانیکی حین فرآیند ARB با تغییرات ریز ساختاری مطابقت دارد.
واژه های کلیدی : اتصالنوردتجمعی(ARB)، اسپری پایرولیز 2TiO ، کامپوزیتهای زمینه فلزی، تغییر شکل پلاستیک شدید، استحکام پیوند
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل1 1
- مقدمه …………………………………………………………………………………………………….2
فصل2 مروری بر منابع 6
2-1- آلومینیوم ………………………………………………………………………………………………..7
2-1-1- آلومینیوم خالص تجارى …………………………………………………………………7
2-2- تیتانیم و دی اکسید تیتانیم………………………………………………………………………8
2-3- کامپوزیتها …………………………………………………………………………………………….10
2-3-1- مقدمه …………………………………………………………………………………………..10
2-3-2- نقش مواد مورد استفاده در زمینه………………………………………………….12
2-3-3- شکل های مواد زمینه ……………………………………………………………………13
2-3-4- انواع مواد زمینه……………………………………………………………………………13
2-4- لایه نشانی با فرآیند اسپری پایرولیز …………………………………………………..14
2-4-1- فرآیند اسپری پایرولیز………………………………………………………………..14
2-5- تغییر شکل شدید پلاستیک ………………………………………………………………….16
2-5-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………….16
2-5-2- روش های تولید مواد با اندازه دانه نانومتری …………………………….17
2-5-3- مزایای فرآیند های تغییر شکل شدید پلاستیک …………………………….18
2-5-4-فرآیند نورد تجمعی……………………………………………………………………….21
2-6- اتصال ورق ها در فرآیند نورد تجمعی…………………………………………………….23
2-7- پارامترهای مؤثر در فرآیند نورد تجمعی………………………………………………….25
2-7-1- شبکه کریستالی مواد ………………………………………………………………….25
2-7-2- وضعیت سطح …………………………………………………………………………….25
2-7-3- زبری سطوح ……………………………………………………………………………….25
2-7-4- ضخامت اولیه ورق ……………………………………………………………………..26
2-7-5- میزان کاهش سطح مقطع ……………………………………………………………26
2-7-6- دمای نورد ………………………………………………………………………………….26
2-7-7- سرعت نورد ……………………………………………………………………………….27
2-7-8- فشار اعمالی از سوی غلتک ها …………………………………………………..27
2-7-9- اصطکاک بین غلتک و قطعه …………………………………………………………27
2-7-10- عملیات حرارتی بین سیکلی ………………………………………………………27
2-7-11- عملیات حرارتی پس از فرآیند ………………………………………………….28
2-8- تولید کامپوزیت ها توسط فرآیند نورد تجمعی…………………………………………..28
2-9- سایر فرآیندها………………………………………………………………………………………29
2-10- خواص مواد بعداز تغییرشکل پلاستیک شدید ……………………………………31
2-11- نمونه هایی از کاربرد مواد بعداز تغییر شکل پلاستیک شدید…………….32
فصل 3 مواد و روش تحقیق 37
3-1- ماده اولیه مورد استفاده ……………………………………………………………………..38
3-2- تهیه لایه های نازک اکسیدتیتانیم به روش اسپری پایرولیز………………….38
3-3- فرآیندتهیه لایه هاوشرایط لایه نشانی…………………………………………………..40
3-4- تهیه محلول مورد نیاز برای لایه نشانی پاششی…………………………………..42
3-5- شرح عملیات اسپری پایرولیز ………………………………………………………………42
3-6- شرح عملیات نورد تجمعی…………………………………………………………………….44
3-7- بررسی ریز ساختار ……………………………………………………………………………47
3-7-1- عملیات متالوگرافی………………………………………………………………………47
3-7-2- مشاهده ساختار میکروسکوپی……………………………………………………48
3-8- میکروسختی سنجی …………………………………………………………………………….48
3-9- آزمون کشش تک محور……………………………………………………………………….49
3-9-1- آماده سازی نمونه های آزمون کشش ……………………………………….49
3-9-2- انجام آزمون کشش تک محور ……………………………………………………50
فصل 4 نتایج و بحث 51
4-1- تاثیر زبری سطح بر استحکام اتصال ………………………………………………….52
4-2- لایه تیتانیای تولید شده توسط فرآیند اسپری پایرولیز………………………..53
4-3- بدست آوردن درصد وزنی 2TiO در ساخت کامپوزیت 2TiO – Al…………..60
4-4- مشاهدات ریزساختاری ……………………………………………………………………….62
4-5- بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت 2TiO Al-………………………………………..66
4-5-1- نتایج تست میکروسختی………………………………………………………………66
4-5-2- نتایج تست کشش تک محوری…………………………………………………….67
فصل 5 نتیجه گیری و پیشنهادات 70
5-1- نتیجه گیری ………………………………………………………………………………………….71
5-2- پیشنهادات ……………………………………………………………………………………………72
مراجع 73
فهرست اشکال
عنوان صفحه
فصل 2
(شکل2-1). نحوه آرایش هشت وجهی ها در 6TiO……………………………………………….. 9
(شکل2-2). مقایسه 3 نوع از مواد مرکب الف)ذره ای ب)تقویت شده با الیاف
ج)لایه ای …………………………………………………………………………………………………………. 11
(شکل2-3) . تغییر شکل در کانال‌های مشابه زاویه‌دار (ECAP)………………………….. 20
(شکل 2-4). فرآیند اکستروژن و فشار متوالی (CEC)………………………………………… 20
(شکل 2-5). تغییر شکل پیچشی تحت فشار زیاد (HPT) ……………………………………. 20
(شکل 2-6). مراحل مختلف فرآیند نورد تجمعی………………………………………………………21
(شکل 2-7). تصویر شماتیکی از آزمون پوستهکنی……………………………………………. 24
(شکل 2-8) . تغییر شکل در قالب ECAP بوسیله نورد(ECAR) …………………………. 30
(شکل2-9). فرآیند موج‌دار کردن و صاف کردن متوالی(RCS)……………………………. 30
(شکل 2-10). فورج سیکلی در قالب بسته(CCDF)………………………………………………. 30
(شکل 2-11). رابطهی تنش تسلیم قراردادی و اندازهی دانه آهن خالص ……………. 32
(شکل 2-12). پیچهای ساخته شده از آلیاژ تیتانیم SPD شده …………………………….. 33
(شکل 2-13). پیچهای ساخته شده از فولاد کربنی فوقالعاده دانهریز ECAP شده 33
(شکل 2-14).ورق فولادی C-Mn فوق العاده ریزدانه با قابلیت کشش عمیق عالی 34
(شکل 2-15). قطعات پیستونی شکل ساخته شده از1420Al نانوساختاری……….. 34
(شکل 2-16). ایمپلنتهای ساخته شده از تیتانیم نانو ساختاری ………………………… 35
(شکل 2-17). خودرو نظامی خاکی-آبی ساخته شده از فلزات نانوساختاری………..36
(شکل 2-18). لوازم ورزشی ساخته شده از فلزات نانوساختاری ………………………..36
فصل 3
(شکل3-1). شماتیکی از عملکرد دستگاه لایه نشان پاششی …………………………………39
(شکل3-2). دستگاه اسپری پایرولیز با گاز حامل ازت ……………………………………….. 41
(شکل3-3). نحوه قرارگیری نمونه ها برروی صفحه داغ ……………………………………. 43 (شکل 3-4). دستگاه نورد …………………………………………………………………………………. 45 (شکل 3-5). انجام فرآیند اتصال نوردی ……………………………………………………………. 45 (شکل3-6). برس زنی ورق آلومینیوم ………………………………………………………………….46 (شکل3-7). کامپوزیت 2TiO – Al تولید شده در پایان پاس 5 ……………………………..47 (شکل 3-8). دستگاه مانت …………………………………………………………………………………. 48 (شکل 3-9). دستگاه میکروسختیسنجی ……………………………………………………………. 49 (شکل 3-10). تصویر شماتیک نمونهآزمون کشش مطابق استاندارد ASTM B 557M (ابعاد بر حسب mm) ………………………………………………………………………………………..49 (شکل 3-11). برش نمونههای آزمون کشش توسط دستگاه Wirecut …………………..50
(شکل 3-12). نمونهی تست کشش ……………………………………………………………………..50
(شکل 3-13). انجام آزمون کشش تکمحور ……………………………………………………….50
فصل 4
(شکل 4-1).تصویر SEM از مورفولوژی سطحی لایه تیتانیا قبل و بعد از تمیز کردن با پارچه نرم ……………………………………………………………………………………………………53
(شکل4-2).تصویر شماتیک از لایه نشانده شده 2TiO توسط فرآیند اسپری پایرولیز……………………………………………………………………………………………………………..54
(شکل4-3).تصاویر SEM از سطح پوشش یافته در حالت a) بدون بازپخت
b) بازپخت در دمای °C 400 c) بازپخت در دمای°C 500 ………………………………54
(شکل4-4).تصویر SEM از پیکره ریزساختاری فیلم تیتانیا ………………………………..55
(شکل4-5).تصویر SEM از پوشش2TiO با کریستالهای سفیدکروی شکل گرانوله..55
(شکل4-6). الگویXRD لایه های نازک 2TiO در نمونه لام شیشه ای قبل از عملیات بازپخت ……………………………………………………………………………………………………………56
(شکل4-7). الگویXRD لایه های نازک 2TiO در نمونه لام شیشه ای بعد از عملیات بازپخت ……………………………………………………………………………………………………………56
(شکل 4-8). تصویر SEM صفحه RD-ND لایه 2TiO پوشش داده شده بر روی آلومینیوم در دو حجم مختلف محلول اسپری 50و100سی سی…………………………..57
(شکل 4-9).تصویر SEM از مورفولوژی سطحی از لایه نازک2TiO………………………58
(شکل 4-10). آنالیز EDX از لایه نازک 2TiO در حجم محلول 50 میلی لیتر………….59
(شکل 4-11). آنالیز EDX از لایه نازک 2TiO در حجم محلول 100 میلی لیتر………..59
(شکل 4-12). تصاویر SEM ازتغییرات ریزساختاری کامپوزیت 2TiO – Al در طول پاس های 2، 5 و8 در حجم محلول35و 50سی سی ………………………………………….63
(شکل 4-13). تصاویر SEM ازتغییرات ریز ساختاری کامپوزیت 2TiO Al- در طول پاس های2، 5 و8 درحجم محلول 100و135 سی سی ……………………………………….65
(شکل 4-14). نمودار سختی میانگین کامپوزیت 2TiO Al- در حجم محلول اسپری35، 50 ، 100 و135سی سی……………………………………………………………………………………. 66
(شکل 4-15). منحنی تنش-کرنش مهندسی 2TiO Al- با حجم محلول اسپری
35 ، 50 و100سی سی ……………………………………………………………………………………… 67
فهرست جداول
عنوان صفحه
فصل 3
(جدول3-1). نتیجهی آنالیز شیمیایی آلومینیوم استفاده شده در این تحقیق
(درصد وزنی عناصر) ……………………………………………………………………………………….. 38
فصل4
(جدول 4-1). خواص مکانیکی کامپوزیت های تولید شده توسط فرآیند نورد تجمعی
(در حجم های متفاوت محلول اسپری 50،35 و 100 سی سی) ………………………….. 68
فصل اول
مقدمه
1-1- مقدمه
در طی دهه های گذشته ، مواد نانو کریستال و فوق ریزدانه[1] (UFG)با اندازه دانه کمتر ازµm 1 توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. مخصوصاً خواص مکانیکی آنها بر حسب استحکام و داکتیلیته ، رفتار ممتازی در مقایسه با مواد دارای دانه های معمولی از خود نشان می دهد. در سال‌های اخیر نیز، بررسی روش‌های تولید و خواص مکانیکی مواد با ساختار فوق ریزدانه موضوع بسیاری از تحقیقات انجام شده در زمینهی علم مواد و علوم مرتبط با آن بوده است. این مواد خواص بی‌نظیری همانند استحکام زیاد در دمای محیط، خاصیت سوپر پلاستیک در دمای بالا و نرخ کرنش کم، مقاومت در برابر سایش، استحکام خستگی بالا و مقاومت عالی در برابر خوردگی از خود نشان می‌دهند.
برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید
لینک بالا اشتباه است
:: بازدید از این مطلب : 732
|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0
عضو شوید
عضویت سریع
آمار مطالب
آمار بازدید
