روشهای تولید کامپوزیتهای زمینه فلزی و بررسی فرآیند ساخت بر آن

مواد و متالوژی
دانلود پایان نامه مهندسی مواد روشهای تولید کامپوزیتهای زمینه فلزی و بررسی فرآیند ساخت بر آن کامپوزیت ها و انواع آن: معنی لغوی کامپوزیت به معنی ماده ای است که از اجزا و قسمتهای مختلفی ساخته شده باشد. بسیاری از مواد که معموﻷ تحت اصطلاحات دیگری مشخص شده اند، درحقیقت می توانند نوعی کامپوزیت باشند، مانند: فلزات روکش دار، اندود شده، آبکاری شده و پلاستیک های تقویت شده وغیره. با تعریف فوق، از آنجائیكه تقریباً اكثر مواد طبیعی و مصنوعی را می توان كامپوزیت به حساب آورد، به تعریفی جامع تر و تخصصی تر از آن می پردازیم. كامپوزیت ماده ای است كه دارای چهار ویژگی ذیل باشد : ۱- جامد ؛ ۲- مصنوعی( در این تعریف كامپوزیت طبیعی حذف می شود) ؛ ۳- متشكل از دو یا چند جزء (یا فاز) كه از نظر شیمیایی یا فیزیكی كاملا متفاوتند و بصورت منظم یا پراكنده كنار هم قرار گرفته اند و فصل مشتركی بین آنها وجود دارد؛ ۴- دارای خواص و ویژگیهای هستند كه هیچ یك از فازهای تشكیل دهنده به تنهایی نمی توانند آنها را داشته باشند [۱]. به طور کلی کامپوزیت ها دارای دو جزﺀ می باشند : الف) زمینه؛ ب) تقویت کننده. مقدار فاز تقویت کننده کمتر از زمینه می باشد، همچنین فازهای تقویت کننده معمولا سخت تر بوده و دارای خواص مکانیکی بالاتری از فازهای زمینه می باشند. کامپوزیت ها بر اساس فاز زمینه به انواع زیر تقسیم می شوند [۲]: ۱- كامپوزیت با زمینه پلیمری؛ ۲-كامپوزیت با زمینه سرامیكی؛ ۳-كامپوزیتهای كربن ـ كربن؛ ۴ -كامپوزیت با زمینه بین فلزی؛ ۵ -كامپوزیت با زمینه فلزی. کلمات کلیدی: انواع کامپوزیت بررسی کامپوزیتها کامپوزیتهای زمینه فلزی روشهای تولید کامپوزیتهای زمینه فلزی فهرست مطالب ۲-۱- کامپوزیت ها و انواع آن ۲-۱-۱- کامپوزیت‌های زمینه پلیمری PMCS ۲-۱-۲- کامپوزیت‌های زمینه سرامیکی CMCS ۲-۱-۳- کامپوزیت‌های کربن - کربن CCCS ۲-۱-۴- کامپوزیت‌ها با زمینه بین فلزی IMCS ۲-۱-۵- کامپوزیت‌های زمینه فلزی MMCS ۲-۱-۶- انواع تقویت‌کننده‌ها و خواص آنها ۲-۱-۷- معرفی فلزAl بعنوان فاز زمینه کامپوزیت ۲-۱-۸- معرفی خواص زیرکن ۲-۱-۹- دلایل استفاده از کامپوزیت Al-Zircon و کاربرد آن ۲-۲- روش های تولید کامپوزیت های زمینه فلزی ۲-۲-۱- روش گردابی ۲-۲-۲- روش کمپوکستینگ ۲-۲-۳- روش ریخته گری کوبشی ۲-۲-۴- روش ریخته‌گری فشار بالا ۲-۲-۵- روش رخنه‌دهی ۲-۲-۶- روش درجا ۲-۲-۷- روش شکل دهی توسط اسپری ۲-۲-۸- روش متالورژی پودر ۲-۲-۹- مزایا و معایب استفاده از روش متالورژی پودر برای تولید کامپوزیت ۲-۳: کامپوزیت های زمینه آلومینیمی تقویت شده با زیرکن ۲-۳-1: توزیع ذرات زیرکن در نمونه ها ۲-۴- تاثیرفرآیند پروسه ساخت برریزساختار ۲-۴-۱: خواص مكانیكی كامپوزیتهای Al-Zircon ۲-۴-۱-۱: تاثیر کسر حجمی ۲-۴-۱-۲- تاثیر روش تولید و اندازه ذره ۲-۴-۱-۳- تاثیر مواد افزودنی ۲-۴-۲- اثر مقدار و اندازه ذارت 4ZrSiO بر روی چگالی ۲-۴-۳- اثر مقدار و اندازه ذرات Zircon بر روی سختی ۲-۴-۴- اثر مقدار و اندازه ذارت تقویت كننده بر استحکام فشاری و کششی، مدول یانگ وتغییر طول تا شکست ۲-۴-۵- اثر مقدار واندازه ذرات Zircon بر ریزساختار کامپوزیت Al-Zircon 2-4-6-اثر دمای تف جوشی بر روی خواص و ریزساختارکامپوزیت منابع فهرست تصاویر شكل ۲-۱ . طبقه بندی مواد كامپوزیت]۱۲[. شکل ۲-۲: نمایش یک کریستال طبیعی zircon تک بلور [۱۵]. شکل ۲-۳: نمایش صفحات کریستالی zircon تک بلور [۱۵]. شکل ۲-۴: نمایی از شبکه کریستالی پیچیده zircon [۱۶]. شكل۲-۵. روشهای ساخت كامپوزیت های زمینه فلزی [۱۲]. شكل ۲-۶ . سهم روشهای مختلف تولید كامپوزیت های زمینه فلزی در صنعت [۱۳]. شکل ۲- ۷ . شمایی ازتولید کامپوزیت زمینه فلزی به روش گردابی [۱۷]. شکل ۲-۸ . شمایی از روش شکل دهی توسط اسپری فلز مذاب [۳۱]. شكل۲-۸ . نمایی از فرآیند پرس سرد ایزواستاتیک [۱۸]. شكل۲-۹ . نمایی از فرآیند پرس بوسیله سمبه و ماتریس [۱۸]. شكل۲-۱۰ . تعدادی از فرآیندهای رایج اكستروژن در متالورژی پودر [۱۹]. شکل ۲-۱۱ . فرآیند های متداول متالورژی پودر [۱۹]. شکل ۲-۱۲ . شماتیکی از فرایند اتصال از طریق انتقال اتمها به نقاط گردنی در هنگام تف جوشی [۲۰]. شکل ۲-۱۳ . شماتیکی از تغییرات میکروسکوپی در هنگام تف جوشی [۲۰]. شکل۲-۱۴: کامپوزیت های زمینه آلومینیومی، (a حاوی ذرات آلومینا ۴۴-۷۴µm ، b) حاوی ذرات آلومینا ۷۴- ۱۰۵ µm ، c) حاوی ذرات زیرکن۴۴-۷۴µm و d)حاوی ذرات زیرکن۷۴- ۱۰۵ µm [۲۸]. شکل۲-۱۵. دیاگرام دوتایی 2SiO-2ZrO. شکل ۲-۱۶: تغییرات سختی نمونه های کامپوزیتی تقویت شده با آلومینا و زیرکن با اندازه ذرات مختلف [۲۸]. شكل۲- ۱۷: نرخ سایش کامپوزیت های مختلف زمینه آلومینیمی و آلومینیم خالص [۲۸]. شكل۲- ۱۸: کاهش حجم در طی سایش کامپوزیت های مختلف زمینه آلومینیمی و آلومینیم خالص [۲۸]. شکل ۲- ۱۹ : شکل الکترونی سطح سایشی a)نمونه حاویSiC b) حاوی زیرکن(۴۴-۷۴µm) و c)حاوی زیرکن (۷۴-۱۰۵µm)[۲۸]. شكل۲- ۲۰: شکل میکروسکوپی سطح سایشی نمونه های a) آلومینیوم خالص b)حاوی ذرات آلومینا ۴۴-۷۴µm c) حاوی آلومینا ۷۴-۱۰۵µm d)حاوی زیرکن۴۴-۷۴µm و e)حاوی زیرکن۷۴- µm ۱۰۵[۲۸]. شکل ۲-۲۱ . کاهش چگالی کامپوزیت با افزایش درصد حجمی تقویت کننده [۲۲]. شکل ۲-۲۲. افزایش تخلخل با افزایش تقویت کننده [۲۲]. شکل ۲-۲۲ . افزایش چگالی با افزایش مقدار و اندازه ذرات تقویت کننده [۱۸]. شکل ۲-۲۳ . افزایش تخلخل با افزایش درصد وزنی تقویت کننده [۱۸]. شکل ۲-۲۴ . تغییرات سختی با تغییر مقدار و اندازه ذارت [۱]. شکل ۲-۲۵ . تغییرات سختی با تغییر مقدار ذارت آلومینا [۵]. شکل ۲-۲۶ . افزایش استحکام فشاری با افزایش مقدار تقویت کننده [۳۱]. شکل ۲-۲۷ . نمودار فشار ماده کامپوزیتی حاوی ذرات BN [۸]. شکل۲-۲۸ . کاهش تغییر طول با افزایش مقدار تقویت کننده [۲۲]. شکل ۲-۲۹ . افزایش استحکام تسلیم با افزایش مقدار SiC برای آلیاژ Al-Cu--Mn [۲۲]. شکل ۲-۳۰ . افزایش استحکام کششی با افزایش مقدار SiC برای آلیاژ Al-Cu--Mn [۲۲].