تولید آلیاژ نانوساختار یوتکتیکی آلومینیوم- سیلیسیوم توسط فرآیند آلیاژسازی مکانیکی برای لحیم کاری سخت قطعات مورد استفاده در صنایع هوایی

دانلود

 کلمات کلیدی:
آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیوم، آلیاژسازی مکانیکی، نانو ساختار،لحیم­ کاری سخت، ریزساختار، کوره مادون قرمز
فصل 1: مقدمه 1
فصل 2: مروریبرمنابع 4
2-1- معرفی سیستم آلومینیوم- سیلیسیوم.. 5
2-2- تعیین سیستم آلیاژی.. 6
2-3- مواد نانوساختار.. 7
2-4- فصل مشترک­ها در مواد نانوکریستال.. 8
2-5- روش­های تولید مواد نانوساختار.. 8
2-6- خواص مواد نانوساختار.. 8
2-7- فرآیند آلیاژسازی مکانیکی.. 9
2-8- قابلیت­های آلیاژسازی مکانیکی.. 10
2-9- تولید مواد نانوساختار به روش آلیاژسازی مکانیکی.. 10
2-10- مکانیزم فرآیند.. 11
2-11- عمل آسیاب­کردن.. 16
2-11-1-آهنگری میکرونی.. 16
2-11-2-شکست.. 17
2-11-3-آگلومره شدن.. 17
2-12- افزایش انحلال­پذیری در حین آلیاژسازی مکانیکی.. 18
2-13- ترکیب مواد در آلیاژسازی مکانیکی.. 18
2-13-1-مکانیزم سیستم نرم – نرم.. 18
2-13-2-مکانیزم سیستم نرم – ترد.. 20
2-13-3-سیستم ترد – ترد.. 21
2-13-3-1- دما 23
2-13-3-2- مسیرهای نفوذی 24
2-13-4-اندازه دانه.. 24
2-13-5-پارامتر شبکه.. 25
2-13-6-عوامل موثر بر روش آلیاژسازی مکانیکی. .. 25
2-13-6-1- مواد خام 26
2-13-6-2- انواع آسیاب 26
2-13-6-3- محفظه آسیاب 28
2-13-6-4- سرعت آسیاب‌کاری 28
2-13-6-5- زمان آسیاب 29
2-13-6-6-. نسبت وزنی گلوله به پودر 29
2-13-6-7-. میزان پرکردن محفظه 30
2-13-6-8- اتمسفر آسیاب 30
2-13-6-9-. عنصر کنترل‌کننده فرآیند 30
2-13-6-10-دمای آسیاب‌کاری 31
2-14- فرآیند لحیم کاری.. 32
2-14-1-لحیم‌کاری سخت.. 32
2-14-2-بعضی از کاربردهای لحیم­کاری.. 34
2-14-3-لحیم‌کاری سخت در کوره.. 34
2-14-4-آماده­سازی سطحی برای لحیم‌کاری.. 36
2-14-5-آلیاژ لحیم سخت.. 36
2-14-6-اصول لحیم‌کاری سخت آلیاژهای تیتانیوم.. 38
2-15- پارامترهای لحیم‌کاری سخت تیتانیوم.. 39
2-16- انتخاب فلزات پرکننده.. 39
2-17- آلیاژهای پرکننده پایه آلومینیوم.. 40
2-18- پیشینه تحقیق.. 41
فصل 3: موادآزمایشوروشتحقیق 45
3-1- مراحل انجام تحقیق.. 46
3-2- مواد اولیه انجام آزمایش.. 47
3-2-1- پودر آلومینیوم و سیلیسیوم .. 47
3-2-2- اسید استئاریک.. 47
3-2-3- دستگاه آسیاب مکانیکی.. 48
3-3- پراش اشعه X.. 49
3-4- تجهیزات پرس­گرم.. 51
3-5- آنالیز گرماسنج افتراقی.. 54
3-6- آماده­سازی آلیاژ پرکننده.. 54
3-7- شرایط لحیم­کاری.. 55
3-8- بست مکانیکی.. 56
3-9- آزمون میکروسختی.. 57
3-10- مشاهدات ریزساختاری.. 57
فصل 4: نتایجآزمایشگاهی/ بحثوبررسی 59
4-1- SEM پودرهای اولیه.. 60
4-2- بررسی فازی XRD.. 61
4-2-1- تعیین پارامترهای ساختاری با استفاده از نتایج XRD 61
4-2-2- بررسی فازی XRD زمینه.. 61
4-3- SEM پودرهای تولید شده با آلیاژسازی مکانیکی.. 67
4-4- نتایج آنالیز حرارتی افتراقی.. 69
4-5- آنالیز ساختاری نمونه بالک پودر Al-12%wtSi69
4-6- میکروسختی نمونه بالک.. 70
4-7- لحیم­کاری سخت.. 70
4-7-1- ریز ساختار محل اتصال.. 72
4-8- میکروسختی نمونه لحیم­سخت.. 73
فصل 5: نتیجهگیری،پیشنهادها 74
5-1- نتیجه گیری.. 75
5-2- پیشنهادها برای تحقیقات آتی.. 76
مراجع . 77
پیوست .................................................................................................................................................................81
 
 

جدول ‏2‑1- شرح مشخصات آلیاژ Ti-6Al-4V [33]... 40
جدول ‏3‑1- درصد خلوص و اندازه تقریبی پودرهای اولیه... 47
جدول ‏3‑2- شرایط انجام آزمایش پرس­گرم... 54
جدول ‏3‑3- خلاصه­ای از پارامترهای مختلف آزمایش شده... 56
جدول ‏4‑1- اندازه بلورهای محلول جامد Al-Si برحسب زمان آسیاب­کاری. 64
جدول ‏4‑2- سختی نمونه بالک آلیاژ Al-12%wtSi... 70
جدول ‏4‑3- سختی فلز پایه... 73
جدول ‏4‑4- سختی آلیاژ پرکننده لحیم سخت... 73
جدول ‏4‑5- مقایسه میکروسختی قبل و بعد از لحیم­کاری... 73
 شکل ‏2‑1- دیاگرام فازی دوتایی Al-12%wt Si[15]... 7
شکل ‏2‑2- تشکیل پودرهای کامپوزیتی زمینه فلزی پس از فرآیند آسیابکاری به صورت شماتیک [21]... 11
شکل ‏2‑3- برخورد گلوله‌ها با پودر و تشکیل و نازک شدن لایه‌های نفوذی [23]. 12
شکل ‏2‑4- تغییرات اندازه ذرات در برابر زمان آسیاب‌کاری [23]. 15
شکل ‏2‑5- ریز شدن اندازه ذرات با زمان آسیاب‌کاری [23]... 16
شکل ‏2‑6-تصویر میکروسکوپ الکترونی یک ذره در سیستم (Ag-Cu) [23]. 19
شکل ‏2‑7- ریزساختار به دست آمده در حین آسیاب‌کاری از پودرهای اولیه در سیستم نرم – ترد [23]... 21
شکل ‏2‑8- مکانیزم آلیاژسازی مکانیکی برای سیستم نرم – ترد [25]. 21
شکل ‏2‑9-تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری که نشان دهنده توزیع یکنواخت ذرات Er2O3 [23]... 22
شکل ‏2‑10- تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی که نشان‌دهنده قرار گرفتن ذرات سخت Si[23]... 23
شکل ‏2‑11- رابطه دما و مسیرهای نفوذی[27]... 24
شکل ‏2‑12- رابطه اندازه دانه با ضریب نفوذ [27]... 25
شکل ‏2‑13- الگوی Al- 12%wt Si XRD [29]... 42
شکل ‏2‑14- تصاویر SEM برای پودر Al-20 wt% Si در زمان های مختلف [31]. 43
شکل ‏3‑1- فلوچارت مراحل انجام تحقیق... 46
شکل ‏3‑5- دستگاه آلیاژسازی مکانیکی... 48
شکل ‏3‑6- محفظه استفاده شده برای انجام فرآیند آلیاژسازی.. 48
‏3‑7- الف) شماتیک قالب پرس­گرم ب) جزئیات قالب پرس­گرم... 51
‏3‑8- الف)تصوير سیستم پرس­گرم مورد استفادهب) سیستم کنترل دقیق دما و هيتر 52
‏3‑9- تاثیر اعمال فشار برای حذف تخلخل­ها و افزایش مناطق تماس بین ذرات پودر و فشرده شدن پودر [47]... 53
شکل ‏3‑10- شماتیک اعمال روانکار بر سطح داخلی قالب... 53
شکل ‏3‑11- پودر Al-12%wtSi، 45ساعت آلیاژسازی شده و نمونه بالک به دست آمده از پرس­گرم... 69
شکل ‏3‑14- اره موئی و سمباده برای تهیه آلیاژ پرکننده... 55
شکل ‏3‑15- نقشه فنی کوره لحیم­کاری سخت با اشعه مادون قرمز [51]. 55
شکل ‏3‑16- الف) فیکسچر برای بستن نمونه­ها و قرار دادن درون کوره و ب) آلیاژپرکننده و فلز پایه... 57
شکل ‏3‑17- الف) پمپ خلأ و ب) کوره لحیم­کاری سخت... 57
شکل ‏3‑2- الف) پودر آلومینیوم خالص و ب) پودر سیلیسیوم خالص. 60
شکل ‏4‑1- نمودار ویلیامسون- هال پودر Al-12%wtSi در 45 ساعت... 61
شکل ‏4‑2- الف) الگوی پراش اشعهX پودر Al-12%wtSi تا 45 ساعت و ب) الگوی پراش 63
شکل ‏4‑3- تابع اندازه کریستال­ها بر حسب افزایش زمان آسیاب­کاری. 64
شکل ‏4‑4- پهن شدگی پیک Al (111) در حین آلیاژسازی مکانیکی... 66
شکل ‏4‑5- تغییر مورفولوژی آلیاژ Al-12%wt Si با افزایش زمان آسیاب کاری. 67
شکل ‏4‑6- آنالیز EDS آلیاژ Al-12%wtSi، 45 ساعت آلیاژسازی شده. 68
شکل ‏4‑7- آنالیز حرارتی افتراقی Al-12%wtSi... 69
شکل ‏4‑8- عکس میکرو آلیاژ Al-12%wtSi، 45 ساعت آلیاژسازی مکانیکی شده پس از پرس­گرم... 70
شکل ‏4‑9- نمونه لحیم­کاری شده توسط کوره مادون قرمز... 71
شکل ‏4‑10- پروفیل دما- زمان: به دست آمده از لحیم سخت در دما و زمان­های مختلف.. 71
شکل ‏4‑11- تصاویر میکرو، آلیاژ پرکننده لحیم سخت شده... 72
شکل ‏4‑12- ذوب آلیاژ پس از اعمال دمای لحیم­کاری... 72
  فصل 1:
لحیم‌کاری از کهن‌ترین فرآیندهای اتصال فلزات و مواد است که جنبه‌های علمی و فنی آن همواره مورد توجه متخصصین متالورژی و علم مواد بوده است.
این روش یکی از روش‌های انجام اتصال است که با اعمال یک فلز یا آلیاژ پرکننده[1] به عنوان ماده واسط به سطوح اتصال موجب تشکیل پیوند متالورژیکی بین اجزای اتصال می­شود. به دلیل کمتر بودن دمای لحیم‌کاری نسبت به فلز پایه، پدیده اکسید شدن فلز پایه رخ نمی­دهد. واکنش بین فلز پرکننده مذاب و اجزای جامد منجر به تشکیل پیوند در لایه نازکی از سطوح اتصال می­شود.
بطور کلی فرآیند لحیم‌کاری به دو بخش لحیم‌کاری نرم و لحیم‌کاری سخت تقسیم می­شود که وجه تمایز آن‌ها در دمای ذوب آلیاژ پرکننده می­باشد، بدین صورت که اگر دمای کاری کمتر از◦C 450باشد، فرآیند لحیم‌کاری نرم و اگر بیشتر از ◦C 450باشد، فرآیند لحیم‌کاری سخت نام‌گذاری می­شود.
لحیم‌کاری سخت نیز به عنوان یکی از روش‌های ایجاد اتصال دائمی برای گستره وسیعی از مواد است. موانع اصلی برای پیوند مستقیم بین دو فلز متفاوت با روش جوشکاری می­تواند تفاوت در ضریب انبساط حرارتی، ایجاد فازهای ترد، کاهش مقاومت به خوردگی، کاهش چقرمگی در دمای پایین و ترک انجمادی باشد. لذا معمولاً برای این­گونه اتصالات نمی­توان از جوشکاری ذوبی استفاده کرد. امروزه از روش لحیم‌کاری در کوره تحت خلأ یا اتمسفر خنثی، به طور گسترده‌ای در صنایع هوا – فضا و صنعت خودروسازی استفاده می­شود.
امروزه در صنایع مختلف مانند صنایع خودرو و نظامی نیاز به مواد با استحکام بالا و روش تولید آسان و ارزان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می­باشد. همچنین با توجه به تحقیقات صورت گرفته در طی سال­های گذشته مشخص گردیده که آلومینیوم پتانسیل قابل توجهی برای کاربرد عملی در صنایع گوناگون را دارد و به دلیل مزایای آن نسبت به فولاد، وزن سبک (یک سوم فولاد)، خاصیت انعطاف‌پذیری بیشتر و نقطه ذوب کمتر مورد توجه قرار گرفته است. از این‌رو تلاش‌های زیادی در توسعه خواص آلومینیوم انجام گرفته است.
مشکل اصلی آلیاژهای آلومینیوم تریبولوژی ضعیف و پایداری حرارتی کم آن­ها می­باشد. حضور ذرات سرامیکی تقویت­کننده نانومتری در ساختار می­تواند با ایجاد مانع بر سر حرکت نابجایی­ها، این آلیاژها را برای کاربردهای سایشی و دمای بالا مناسب سازد. پودرهای نانو آلومینیوم به طور گسترده به دلیل کاربرد به عنوان اصلاح نرخ سوخت، مواد افزودنی، مواد منفجره و مایکروسیستم پرانرژی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور ابتدا تولید آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیوم مورد بررسی قرار گرفت.
تحقیقات نشان داده است، روشی مناسب برای تولید نانوساختار روش آلیاژسازی مکانیکی است زیرا رسیدن به یکنواختی پودرها آسان‌تر است. این روش سبب تولید مواد همگن از مواد اولیه پودری عنصری و یا آلیاژی می­شود. کاربردهای عمده این روش در تولید ساختارهای آمورف، تولید آلیاژهای تقویت شده با اکسیدها[2]، ترکیب‌های بین­فلزی، پودرهای آلیاژی، نانوکریستال‌ها و نانوکامپوزیت‌ها (زمینه فلزی و سرامیکی) می­باشد.سپس به منظور تهیه آلیاژ پرکننده برای لحیم­کاری، پودرها با روش پرس­گرم[3] فشرده­سازی شدند. آلياژهاي آلومينيوم حاوي سيليسيوم به عنوان آلياژي اصلی به علت سياليت زياد كه ناشي از وجود ذرات Siاست، شناخته شده است. سيليسيوم ضريب انبساط حرارتي را كاهش مي­دهد [1-4].
انرژی ضربه گلوله‌ها در هر برخورد اثر مشخصی بر مورفولوژی، اندازه دانه‌ها و کرنش شبکه دارد. در این تحقیق بهترین شرایط برای سنتز آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیوم مورد استفاده به عنوان پرکننده لحیم­سخت آلیاژ تیتانیوم، آلیاژسازی مکانیکی معرفی شد. با مطالعه و بررسی تحقیقات مشابه انجام شده با تحقیق حاضر، زمان مناسب برای تهیه نانوساختار یوتکتیک آلومینیوم- سیلیسیوم، تعیین شد.
در این تحقیق، پودر آلومینیوم- سیلیسیوم به روش آلیاژسازی مکانیکی در زمان­های 5، 15، 30، 45 و 60 ساعت تهیه شد. زمان کار با حرکت معکوس به مدت 1 ساعت و 30 دقیقه زمان استراحت به منظور کاهش دمای محفظه­ها در نظر گرفته شد [5-7].
با انجام آنالیزهای XRD و SEM، مشخص شد در 45 ساعت ساختار نانو حاصل شد و به عنوان فیلر برای لحیم­کاری سخت آلیاژ تیتانیوم استفاده شد. در فصل دوم این پژوهش به مطالعه تحقیقات انجام گرفته توسط سایرین در خصوص تهیه پودر نانوساختار به روش آلیاژسازی مکانیکی، معرفی این روش و نیز پارامترهای موثر در لحیم­کاری سخت پرداخته شد. در فصل سوم بعد از بررسی مواد اولیه و تجهیزات استفاده شده، روش­های مورد استفاده برای انجام این تحقیق بیان شده است. در فصل چهارم نتایج آزمایش‌ها و تحلیل­ها ارائه گردید. نهایتاً در فصل پنجم این تحقیق، به نتیجه‌گیری و ارائه پیشنهادها پرداخته شد.
مدت بسیاری است که آلومینیوم و آلیاژهای آن توجه زیادی را به خود جلب کرده است. آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم به دلیل خواص عالی مانند نسبت استحکام به وزن بالا و استحکام مناسب در صنایع مختلف مانند صنایع هوافضا و خودروسازی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. این امر به دلایل مزایایی است که آلومینیوم و آلیاژهای آن در مقایسه با فلزات دیگر دارند. این مزایا عبارتند از:
1- دانسیته پایین در حدود 7/2
2- قیمت ارزان نسبت به دیگر فلزات سبک مانند منیزیم و تیتانیوم
3- مقاومت به خوردگی مناسب
4- شکل‌پذیری مناسب
 تمام این موارد باعث شده است که آلومینیوم و آلیاژهای آن در صنایع بسیاری مانند اتومبیل‌سازی، هوافضا و دفاعی مورد استفاده قرار گیرند. ساختارهای آلومینیوم و سیلیسیوم به ترتیب مکعب با سطوح­مرکزدار[4]و الماسی[5]می­باشند. آلياژهاي آلومينيوم حاوي سيليسيوم به عنوان آلياژي اصلی به علت سياليت زياد كه ناشي از وجود سیلیسیوم است، شناخته شده است همچنین سيليسيوم ضريب انبساط حرارتي را كاهش مي­دهد [8].
Al-Si کاربرد بسیاری به علت چگالی پایین، ریخته­گری خوب و استحکام کافی در دماهای بالا دارد. اما شکل­پذیری و چقرمگی کم که موجب شده کاربرد این آلیاژ در برخی موارد محدود شود و از معایب این آلیاژ می­باشد. دلیل اصلی برای خواص ضعیف آلیاژهای Al-Si، کریستال­های درشت و ترد Si هستند. زیرا کریستال­های درشت Si منجر به شکل­گیری ترک­های اولیه و شکست در کشش می­شوند. به این منظور، تلاش­های بسیاری برای اصلاح ریزساختار Al-Si انجام شده است. به عنوان مثال رسیدن به فازهای ریز Si با ساختار و توزیع همگن و جلوگیری از رشد کریستال­های Si را می­توان نام برد. تلاش­های بسیاری در سالیان گذشته برای بالا بردن خواص مکانیکی با تغییر شرایط انجماد، اعمال عملیات حرارتی یا با عناصر اصلاح­شده در مورفولوژی ذرات Si انجام شده است. تأثیر درجه حرارت بالا روی ریزساختار، خواص مکانیکی، انبساط حرارتی و هدایت بررسی شده است [9].
در صنایع هوافضا، ساختارهای ترکیبی از تیتانیوم و آلیاژهای آلومینیومی در مقایسه با مواد معمولی دارای مزایای بسیاری است. بیش از 100 فلز پرکننده در لحیم‌کاری سخت توسعه یافته و در طول 50 سال گذشته برای اتصال آلیاژهای تیتانیوم در موشک‌های سبک وزن و صنایع هوافضا مورد آزمایش قرار گرفته است. هدف اصلی از این تلاش‌ها رسیدن به استحکام و مقاومت به خوردگی بالا و بهبود آن در لحیم‌کاری سخت قطعات است. علارغم اینکه تعداد زیادی از پرکننده‌ها مورد آزمایش قرار گرفته‌اند، ولی تنها تعداد کمی از آن­ها برای تولید در صنایع هوافضا مورد پذیرش قرار گرفته است. اتصال آلیاژهای تیتانیوم به آلیاژهای آلومینیوم با اعمال روش‌های نفوذی مرسوم دشوار است زیرا عملکرد تیتانیوم و آلومینیوم در ریزساختار کریستالی، نقطه ذوب، هدایت حرارتی و ضریب انبساط خطی تفاوت زیادی دارند. ترکیب غیر مشابه آلومینیوم و تیتانیومتوسط جوشکاری نفوذی، جوشکاری اصطکاکی و انفجاری شناخته شده است. باید خاطر نشان شد که روش‌های جوشکاری بالا از نظر موقعیت اتصال دارای محدودیت بوده وهمچنین خواص مکانیکی پائین برای این اتصالات یکی از مشکلات این روش‌ها می­باشد
 

👇 تصادفی👇

بنر فروشگاه برنج کاملا لایه بازمقاله 103- ويژگيهای جمعيتی، اقتصادی و اجتماعی مهاجران خارجیبررسی برهمکنش کارکومین با پروتئین های آلبومین سرم انسانی و پگ آلبومین سرم انسانی توسط طیف سنجی و الگوسازی مولکولیطرح توجیهی راه اندازی کسب و کار قرص قهوهپاورپوینت "برج رسكت ساري"توسعه یک برنامه برای مدیریت و برنامه ریزی طراحی فضای سبز در اطراف سفارتپياده سازي روش بولتزمن شبكه اي بر روي پردازنده گرافيكي براي شبيه سازي جريان سيال غيرنيوتونيتکنولوژی ماتریس اسپارسمقایس سبک های یادگیری در دانش آموزان تیز هوش و عادیکارگاه مشاوره طلاق ✅فایل های دیگر✅

#️⃣ برچسب های فایل تولید آلیاژ نانوساختار یوتکتیکی آلومینیوم- سیلیسیوم توسط فرآیند آلیاژسازی مکانیکی برای لحیم کاری سخت قطعات مورد استفاده در صنایع هوایی

تولید آلیاژ نانوساختار یوتکتیکی آلومینیوم- سیلیسیوم توسط فرآیند آلیاژسازی مکانیکی برای لحیم کاری سخت قطعات مورد استفاده در صنایع هوایی

دانلود تولید آلیاژ نانوساختار یوتکتیکی آلومینیوم- سیلیسیوم توسط فرآیند آلیاژسازی مکانیکی برای لحیم کاری سخت قطعات مورد استفاده در صنایع هوایی

خرید اینترنتی تولید آلیاژ نانوساختار یوتکتیکی آلومینیوم- سیلیسیوم توسط فرآیند آلیاژسازی مکانیکی برای لحیم کاری سخت قطعات مورد استفاده در صنایع هوایی

👇🏞 تصاویر 🏞