دانلو پاورپوینت آماده درسی و دانشگاهی

نام فایل : پروژه شناخت فلزات صنعتي

فرمت : .ppt

تعداد صفحه/اسلاید : 74

حجم : 1547 کیلوبایت

بسم الله الرحمن الرحيم
پروژه شناخت فلزات صنعتي
مقدمه :
موادي که باعث سازگاري سازه با محيط خود مي شوند، مواد محرک ناميده مي شوند. اين مواد مي توانند شکل، سفتي، مکان، فرکانس طبيعي و ساير مشخصات مکانيکي را در پاسخ به دما و يا ميدان هاي الکترومغناطيسي تغيير دهند. امروزه پنج نوع ماده محرک به طور عمده استفاده مي شود که شامل آلياژهاي حافظه دار، سراميکهاي پيزوالکتريک2، مواد مغناطيسي سخت3 و مايعات الکترورئولوژکال4 و مگنتورئولوژيکال5 مي باشند.
اين مواد از زمره مواد هوشمند محرک مي باشند. مواد هوشمند آن دسته از موادي هستند که مي توانند به تغييرات محيط به بهترين شکل ممکن پاسخ داده و رفتار خود را نسبت به تغييرات تنظيم نمايند.
به طور کلی مواد حافظه دار موادی هستند که دارای چند عملکرد یا به عبارتی دیگر هوش ذاتی هستند که در ساختار آنها بوجود آمده است .که مواد حافظه دار می توانند از فلزات ،سرامیکها،پلیمرهاو...باشند. .واژه آلیاژحافظه دار (SMA) برای گروهی از مواد فلزی بکار می رود که قدرت و توانائی مربوط به برخی اندازه ها یا شکلهای  قبلا تعریف شده را موقعی که تحت عملیات حرارتی مناسب قرارمیگیرند تشخیص میدهند .
حرارت دادن در بالای دمای انتقال به این آلیاژها باعث تغییر فاز در ساختار کریستالی آنها می گردد . بعضی از این آلیاژها با حرارت دادن حافظه داری خود را نشان می دهند و بعضی از آنها با سرد کردن و گرم کردن.
در پديده حافظه داري، نمونه در حالت كاملاً مارتنزيتي به مقدار معيني تغيير فرم داده مي شود سپس با گرم كردن نمونه و برگشت آن به حالت آستيني، شكل نمونه نيز به حالت اول خود بر گردد .
شكل (1) سيكل حرارتي مكانيكي توصيف كننده پديده حافظه داري شكلي
شكل(1) چگونگي پديده حافظه داري شكل را با تبديل دو
فاز آستنيت و مارتنزيت به يكديگر نشان مي دهد.
بررسي بر روي تغيير حالت متالورژيكي نمونه جامد ، تغيير آرايش اتم ها بدون هيچگونه تغييري در تركيب شيميايي فاز زمينه را نشان مي دهد. اين تغيير آرايش منجر به ايجاد ساختار كريستالي فاز جديد و پايدار مي شود. پيشرفت تغيير حالت بدون نياز به حركت و جابجايي اتمها به صورت مجزا ، را مي توان مستقل از زمان دانست و به همين دليل مي توان وابستگي دما را به عنوان تنها عامل پيشرفت اين تغيير نشان داد.
تاریخچه:
در سال 1932 مشاهدات ثبت شده درباره پديده حافظه داري شكلي توسط Change و Read انجام شد. آنها وارون پذيري حافظه شكلي را در AuCd از طريق مطالعات فلز شناسي و تغييرات مقاومت آلياژ ، بررسي كردنددر سال 1956 مشاهدات و نتايج تحقيقات مربوط به تز دكتراي Horbojen در موضوع اثر حافظه دار در آلياژCu-Zn منتشر شد. . در سال 1962 Buhler و همكارانش ،به بررسي پديده حافظه داري شكلي در آلياژ تيتانيم و نيكل كه داراي اتمهاي برابر مي باشند پرداختند. در اين هنگام تحقيق درباره متالورژي و كاربردهاي عملي اوليه آن به طور جدي آغاز شد.
در سال 1967 در كنفرانس Nol ،Buhler و همكارانش تحقيقات گسترده خود را بر روي Nitionol و كاربردهاي تجاري فراوان در صنايع ارائه دادند . از جمله كاربردهاي مطرح شده ساخت كوپلينگ توسط شركت Raychem براي اتصال لوله هاي هيدروليكي مي باشد. كه در صنايع هوايي و نيروي دريايي ايالات متحده و همچنين در حوزه هاي نفتي درياي شمال مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1980 ميلادي Micheal و Hawt با انتشار مقاله اي از نتايج تحقيقات خودشان بر روي برنج آنرا به عنوان ماده جديد حافظه دار معرفي كردند.
چگونگی پی بردن به حافظه داربودن این آلیاژها:History”SMAs”
در سال 1961در لابراتوار اسلحه و مهمات نیروی دریایی White Oak بود ،که به خاصیت بی همتاو شگفت انگیز این گونه آلیاژها پی برده شد.
Dr.Wiliam.j.Buehler اولین نفری بود که به حافظه دار بودن این آلیاژها پی برد.
اکتشاف حقیقی خاصیت حافظه دار بودن آلیاژ به طور تصادفی به دست آمد.در نشست هیئت مدیره لابراتوار یک نوار از این آلیاز که مدتها از خم شدن آن می گذشت مهیا بود.یکی از حاضران به نام « دکتر دیوید» نوار را با فندک مخصوص پیپش گرم کرد وبه طور شگفت آوری نوار کشیده شد و به حالت اولیه خود برگشت.
آزمایش جهت بررسی حافظه دار بودن یک آلیاژ حافظه دار
به منظور بررسی اثر حافظه دار بودن یک آلیاژ حافظه دار پایه مس،چندین ترکیب مختلف از سیستم سه تایی مس-روی-آلومینیوم انتخاب شد ند.نمونه های آزمایشی با استفاده از مواد اولیه با خلوص تجارتی توسط فرایند ذوب در کوره القايی و نورد گرم و سرد تهیه شدند و بر روی یکی از ترکیبات ساخته شده درمحدوده حرارتی 290-200 درجه سانتیگراد رفتار پیری ایزو ترمال مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از آزمایشات خمش، سختی، کشش مکانیکی، اندازه گیری ضریب مقاومت الکتریکی وبررسی(اثرحافظه دار ورفتار پیری مورد مطالعه قرار گرفت. SEMمتالوگرافی با میکروسکوپ نوری و الکترونی ) نتایج بدست آمده بیانگر آن است که اثر حافظه دار در این آلیاژها در اثر تحول مارتنزیتی بوده ودر محدوده حرارتی تغییر حالت خواص آلیاژ بطور قابل توجهی تغییر پیدا می کند.


رفتار پیری با استفاده از روابط سینتیکی مورد بررسی قرار گرفت.نتایج حاصله نشان می دهند که از بین رفتن اثر حافظه دار در این آلیاژها با تغییرات خواص آلیاژ(افزایش سختی، استحکام کششی، تسلیم،ضریب مقاومت الکتریکی ومدول الاستیسیته)همراه می باشند. چنین تغییراتی ناشی از تحولهای اکتیواسیون حرارتی بوده و انرزی محرکه تغییر حالت پیری ایزوترمال در حدود 110 kj/mol می باشد.
اساس حافظه داری آلیاژ : NiTinol
آلیاژهای حافظه دار از عناصر نیکل و تیتانیوم تشکیل شده اند، که تحت نام نایتینول شناخته می شوند.
اصل حافظه داری درآلیاژ نایتینول تغییر فاز می باشد. در واقع پس از کشف این خاصیت درآلیاژهای حافظه دار سؤال این بود که تا چه مقدار این فلزات می توانند شکل اولیه خود را به خاطر آورند.
« دکتر فردریک» که یک پژوهشگر در ساختمان کریستالی است با دقت تغییرات ساختمانی که در تراز اتمی خاصیت بی همتای این فلزات تاثیر داشتند بررسی کرد.او فهمید که نیتینول یک فاز متغییر دارد (البته در حالت جامد) و این فاز متغییر مارتنزیت و آستنیت می باشد.نیتینول می تواند در دمای نسبتا پایین تغییر فرم پلاستیک یافته و سپس در درجه حرارت بالا به شکل قبل از تغییر فرم پلاستیک برگردد.
اساس خاصیت برگشت پذیری این آلیاژها«تغییر حالت مارتنزیتی فاز آستنیت می باشد».
درفاز مارتنزیت نیتینول می تواند خم شود و به اشکال مختلف تغییر شکل بدهد.
روشي نو جهت کنترل ترکيب لايه‌هاي نازک حافظه دار آلياژ پايه:
لايه‌هاي نازک NiTi با درصد مساوي از نيکل و تيتانيم به عنوان يک ماده عملگر خودکار در سيستم‌هاي ميکروالکترومکانيکال به خاطر دانسيته انرژي مکانيکي بالا که از تحول مارتنزيتي ناشي مي‌شود مورد توجه زيادي قرار گرفته است. در اين ميان لايه‌هاي نازک (Ni(Ti+Hf) نيز به خاطر وجود تحولات فازي پايدار در دماهاي بالاتر از آلياژ NiTi به عنوان مناسب‌ترين لايه‌هاي نازک هوشمند دما بالا از اهميت ويژه‌اي برخوردارند.

در اين قسمت يک روشي نو جهت کنترل ترکيب لايه‌هاي نازک حافظه دار آلياژ پايه NiTi اعم از (X<0.3)Ni0.5Ti0.5-X , HFX , Ni1-XTiX توسط لايه نشاني همزمان از طريق تارگت‌هاي مجزا در سيستم‌ پراکنش با خلاء UHV (<10-8torr) بررسی می شود.
تأثير پارامترهاي مهم دستگاه پراکنش از جمله اثر توان اعمالي به تارگت‌ها در ترکيب لايه، اثر فشار گاز آرگون (Ar) بر ريز ساختار و خواص حافظه داري، و اثر هندسه لايه نشاني بر انحراف ترکيب در واحد طول و ضخامت لايه مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج نشان داد که در فشار گاز آرگون بالاتر از Pa2/1، لايه به شدت ترد و خواص حافظه‌داري آن بسيار ضعيف مي‌شود در حاليکه با کاهش فشار گاز آرگون به مقدار Pa6/0 لايه‌هاي نازک حافظه‌دار با ترکيبات مختلف و قابل مقايسه با خواص کپه‌اي آلياژ NiTi قابل دستيابي است.
....