پروژه فلزات آمورف

پروژه فلزات آمورف پروژه فلزات آمورف

دسته بندی	پژوهش
فرمت فایل	doc
حجم فایل	3070 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	68

پروژه فلزات آمورف

فصل اول : فلزات آمورف و آمورف کامپوزیتی          1

1-1  مقدمه......................................... 2

2-1 فلزات آمورف................................... 6

1-2-1 خواص آلیاژهای آمورف........................ 9

2-2-1عمده نقطه ضعف مکانیکی مواد آمورف........... 12

3-1 مکانیزم های تغییر شکل در فلزات آمورف         12

1-3-1 تشکیل حجم آزاد.............................. 13

2-3-1 افزایش دمای موضعی .......................... 18

فصل دوم : شکست در  فلزات آمورف .................. 23

1-2 شباهت های شکست فلزات آمورف با فلزات کریستالی 24

1-1-2 اثر فشار هیدرواستاتیک روی جریان تنش        24

فصل سوم : کامپوزیت کردن جهت بالا بردن پلاستیسیته  25

1-3 راهکارهایی برای افزایش پلاستیسیته در آلیاژهای یکپارچه 26

2-3 فلزات آمورف کامپوزیتی........................ 27

1-2-3 مکانیزم تغییرات و افزایش پلاستیسیته توسط ذرات کامپوزیت  28

3-3  بهبود پلاستیسیته با استفاده از ذرات تقویت کننده فاز دوم  31

4-3 بررسی باندهای برشی توسط TEM در یک کامپوزیت BMG_s   35

1-4-3 انتشار باندهای برشی در کل قطعه............ 39

5-3  انواع مختلف فلزات آمورف کامپوزیتی.......... 41

1-5-3  کامپوزیتهای ذره ای........................ 42

2-5-3   کامپیوزیتهای In-situ...................... 42

6-3  ذرات خارجی تقویت کننده در فلزات شیشه ای توده    42

 1-6-3 کامپوزیت حاوی ذرات خارجی تقویت کننده ، تولید به روش تقویتBMG.................................................... 43

2-6-3 تولید کامپوزیت BMG   حاوی ذرات خارجی تقویت کننده با استفاده از فرایند ذوب.......................................... 44

7-3 فرم     In situ کامپوزیت های BMG  ............ 45

1-7-3  فرم کاربید In situ  در فلزات شیشه ای پایه  Zr 46

8-3  تشکیل و ساختارها............................. 47

9-3  مکانیزم تشکیل فاز آمورف نانو ساختار شده     50

10-3 خواص مکانیکی و رفتار تغییر شکلی آلیاژ های آمورف نانوساختار شده توده................................................ 51

11-3   تشکیل و خواص مکانیکی آلیاژ های آمورف خوشه دار توده     54

12-3 مقایسه کامپوزیت های ذره ای و In situ         56

فصل چهارم :عوامل موثر در ایجاد داکتیلیته بیشتر در مواد آمورف 60

1-4  کریستالیزاسیون .............................. 61

1-1-4 اثر بیش از حد کریستالیزاسیون............... 61

2-4  آنیلینگ....................................... 62

منابع و مآخذ....................................... 64

 

 

فهرست تصاویر

عنوان

صفحه

 

تصاویر فصل اول

شکل 1-1: دیاگرام ارتباط بین تغییرات حجم با دما از حالت مذاب تا لحظه گذر از دمای شیشه ای شدن،Tg...................... 3

شکل 1-2 : دیاگرام ظرفیت گرمایی فلزات شیشه ای در دمایTg    3

شکل 3-1: منحنی تنش کرنش فلز شیشه ای............. 6

شکل 1-4: تصویریک آلیاژ آمورف (Ni₅₅Pd₅Nb₂₀Ti₁₅Zr₅) در TEM 7

شکل 1-5 : ارتباط بین  و H_c.................... 10

شکل  1-6 : مقایسه جنس چرخ دنده ها در خصوص مقاومت به سایش 11

شکل 1-7 : نشان دهنده پروسه حجم آزاد به وسیله معادله  Spaepen   15

شکل1-8 : نمودار تنش برشی نرمال در برابر کرنش برشی    16

شکل 1-9 : نمودار کرنش برشی در یک باند نسبت به کرنش برشی نهایی............................................... 17

شکل 1-10 : نمونه تست خمش و روکش کاری قلع برای بررسی باندهای برش نزدیک شکاف..................................... 20

شکل1-11: نشان دهنده باندهای برشی نزدیک شکاف در نمونه تست خمش روکش داده شده به وسیله قلع.......................... 21

شکل1-12: نشان دهنده حرارت موضعی و ذوب روکش به صورت مهره های کروی

در باندهای برشی................................ 22

تصاویر فصل سوم

شکل 1-3 : مکانیزم ممکن برای افزایش دانسیته باند برشی در فلزات شیشه ای............................................. 23

شکل 2-3 : شکل میدان تنش بین سوراخ ها، در طول فشردن یک فلز متخلخل کشدار.......................................... 24

شکل3-3: اثر ذرات گرافیت تقویت­کننده دریک فلز شیشه­ای پایه Zr برروی دانسیته باند برش درهمسایگی آن.................. 34

شکل4-3 : میکروگرافی TEM از ساختار قلز کامپوزیتی مشخصه پراش در دهانه صفحه[110] در منطقه محور فاز β است................ 36

شکل 5-3 : مناطق روشن ، تصویر باندهای برشی است. (a) , (b) تصویر یک منطقه یکسان با زاویه عکس‌برداری متفاوت است............ 37

شکل6-3 :  عکس TEM از محل بدون شکل فاز β......... 39

شکل7-3 : ترکیب برخی ازخواص فلزات با کامپوزیت­کردن فلزات   41

شکل8-3 : منحنی های DSC آلیاژ های آمورف Zr-Al-Ti-Ni-Cu و Zr-Al-Cu-Pd   49

شکل9-3 : میکروگراف الکترون میدان روشن و الگو های پراش الکترونی آلیاژ های امورف پایه Zr آنیل شده در دمایی درست زیر واکنش اول گرمازا 49

شکل10-3: شکل فرایند تشکیل فاز نانو بلورین Zr₂(Cu,Pd) احاطه شده با فازآمورف....................................... 50

شکل11-3: تغییرات S_f ، E و H_v با V_f ترکیبات برای آلیاژ­های آمورف ریختگی توده
Zr-Al-Ni-Cu-Pd......................................................................................................... 51

شکل12-3 : ظاهر سطح شکست کششی آلیاژ امورف ریختگی توده 52

شکل 13-3: شکل شماتیکی از حالت شکست کششی برای آلیاژ های آمورف نانوبلورینه شده که خواص مکانیکی بهبود یافته ای را نشان میدهد 52

شکل 14-3: منحنی های تنش کرنش فشاری میله های استوانه ای در حالت مخلوط فاز های آمورف و نانو بلورین بلافاصله بعد از ریخته گری 53

شکل 15-3 : سطح خارجی میله آمورف نانوبلور شده تحت طویل شدگی 5/2% پلاستیکی........................................ 54

شکل 16-3 : الگوی پراش  کوچک زاویه­ اشعه ایکس آلیاژ خوشه ای شده آمورف و اطلاعات آلیاژهای آمورف و نانو بلورین پایه Zr... 55

شکل 17-3 : منحنی های تنش- کرنش خمشی آلیاژ آمورف خوشه ای 56

شکل 18-3 : نتیجه تست فشار نمونه های گوناگون از فلزات شیشه ای کامپوزیتی با ئرات کامپوزیتی مختلف.............. 57

شکل19-3 : نتایج تست فشار فلز شیشه ای Vit1 کامپوزیتی به روش W wire    58

تصاویر فصل چهارم

شکل 1-4 : رابطه بین استحکام شکست و افزایش درصد کریستالیزاسیون 62

================================

 

فصل اول

فلزات آمورف و آمورف کامپوزیتی

-1  مقدمه

طبق آزمایشات مستقل از دما و فشار متغیر، از نظر ترمودینامیکی، مواد سه حالت اصلی : مایع، جامد، گاز دارند.

تعیین کنندة هر یک از این حالات درجة آزادی بین اتمها و قید و بند آنها به یکدیگر است و یک مرحله تحول بین هر حالت وجود دارد. تعریف شیشه : یک مایع شیشه ای یا جامد بدون کریستال است که مشخصه های ویسکوزیته و ساختار آن نشان دهندة هم جامد و هم مایع است. به عبارت دیگر شیشه یک جامد در دمای اتاق است زیرا ویسکوزیته آن بیش از حد توازن یعنی ^6/14 10 است و از طرف دیگر هنوز یک مایع است زیرا ساختار اتمها و مولکولهای آن یک ساختار بی نظم و شبیه مایع است . جامد از فاز کریستالی به وجود آمده است و یک کریستال از یک نظم دوره‌ای بین اتمها پیروی می کند اما مایع دارای چنین نظمی نیست و یک نظم تصادفی بین اتمها بدون تناوب و دوره خاصی را دارد.

بنابراین می گوییم، شیشه جامد و آمورفی است که اتمهای ساختار آن مانند مایع است. مهمترین مشخصه یک شیشه علاوه بر ساختار آن، پدیده تحول و به وجود آمدن آن است.

تحول و به وجود آمدن شیشه در یک Tg [1]ایجاد می‌شود،‌مذاب تا زیر دمای انجماد سرد می‌شود و تا زمانیکه دما کاهش می یابد ویسکوزیته نیز به صورت پیوسته زیاد می‌شود (شکل 1-1).

 

---

[1] - دمای شیشه ای شدن

...

فصل دوم

شکست در  فلزات آمورف

-2 شباهت های شکست فلزات آمورف با فلزات کریستالی

در سال 1972 دانشمندان گزارش کردند که در آلیاژهای آمورف سطح شکست در نوارهای یکسان به ضخامت (400-100) تحت کشش در زوایای نسبت به محور بارگذاری قرار می گیرند که این موضوع بیانگر ان است که شکست در فلزات آمورف شبیه فلزات پلی کریستال بر روی صفحه ای که ماکزیمم مؤلفه برشی در آن قرار دارد انجام می شود این نتایج با بررسی و فهمیدن اینکه سطح شکست آلیاژ  نسبت به بار محوری در زاویه45 درجه قرار دارد تأئید شدند. صفحاتی که نسبت به محور بارگذاری در زاویه45 درجه قرار می گیرند در واقع همان صفحاتی هستند که مؤلفه ماکزیمم تنش برشی در تست تک محوری در آنها قرار دارد که طبق مطالعات موجود پیشنهاد کردند که معیار تسلیم وان میزز انتخاب شایسته ای برای مواد آمورف می باشد.

1-1-2 اثر فشار هیدرواستاتیک روی جریان تنش

دانشمندان در سال1975 اثر فشار هیدرواستاتیک را روی جریان تنش در ماده آمورف    بررسی کردند آنها انتظار داشتند که فشار هیدرواستاتیک روی گسترش باندهای برشی تأثیر گذاشته و نمونه بشکند بنابراین تئوری حجم آزاد یک انبساط در مقیاس اتمی برای جریان ماکروسکوپی احتیاج دارد بررسیهای Davis و همکارانش نشان داد که سطوح شکست در کشش، تحت زاویه 50 درجه نسبت به محور بارگذاری و در فشار تحت زاویه 45 درجه شکل می گیرند آنها فهمیدند که جریان تنش در هر دو شرایط بارگذاری، بستگی ناچیزی به فشار هیدرواستاتیک نشان می دهد و همچنین تحت فشار هیدرواستاتیک جهت باندهای برشی و سطوح شکست عوض نمی‌شود وشکست نمونه همچنان انتظار می‌رود که روی صفحه 45‌درجه رخ دهد[7].

...