مقاله88 كامپوزيت هاي زمينه فلزي تقويت شده - دانلود رایگان



دانلود رایگان

دانلود رایگان
مقاله88-كامپوزيت هاي زمينه فلزي تقويت شده باآلياژهاي حافظه شكلي 63 صفصل اول:
كامپوزيت ها
کامپوزیت ها [1]
کامپوزیتها موادی چند جزئی هستند که خواص آنها در مجموع از هرکدام از اجزاء بهتر است.ضمن آنکه اجزای مختلف، کارایی یکدیگر را بهبود می بخشند. کاپوزینت یک ماده چند فازی است که بصورت مصنوعی ساخته می شود فازهاباید از لحاظ شیمیائی متفاوت باشد و با فصل مشترکهایی مچزا شوند. مطابق این تعریف ،اغلب آلیاژهای فلزی و بسیاری از سرامیکها کامپوزیت نیستند زیرا فارهای چند گانهآنها درنتیجه یک پدیده طبیعی تشکیل شده است .بسیاری از کامپوزیت هاتنها از دو فازتشکیل شده اند:


1-1-ساختمان کامپوزیت ها: 1-1-1-رشتهها:
هر چه قطررشته کوچکتر باشد ، رشته مستحکم ترازماده زمینه خواهد بود.موادی که بعنوان رشته های تقویت کننده بکارمیرود استحکامکششی بالایی دارند.براساس قطر و مشخصه رشته ها به 3 دسته تقسیم می شوند:ویسکرها،رشته ها وسیم ها.ویسکرها تک بلورهای بسیارنازکی هستند که نسبت طول به قطرآنهافوق العاده زیاداست.آنها مستحکم ترین موادی هستندکه شناخته شده اند. موادویسکری شامل گرافیت ، کاربید سیلیسیم، نیترید سیلیسیم و اکسید آلومینیم است.

1-1-2-فاز زمینه:
فاززمینه کامپوزیت های رشته ای میتواند فلز ،پلیمر یا سرامیک باشد. معمولا ازفلزات یا پلیمرها به عنوان ماده زمینه استفاده میشود،زیراانعطاف پذیری مطلوبی دارند.درکامپوزیت های زمینه سرامیکی جز تقویتکننده برای بهبود چقرمگی شکست استفاده می شود . در انتخاب ترکیب زمینه–رشته ، مهمترین عامل استحکامپیوند است .
1-2- انواع کامپوزیت ها:
کامپوزیت های زمینه پلیمری
کامپوزیتهای زمینه پلیمری از یک رزین پلیمری پلاستيك تقويت شده مولكول درشت به عنوان زمينه تشكيل شده است،. از ویژگیهای این دسته از کامپوزیت ها ، کاربرد متنوع وگسترده ، خواص خوب در دمای محیط ، سهولت ساخت و هزینه کم است . . این نوع کامپوزیت هابراساس بر اساس نوع تقویت شدن به شیشه ایی ، کربنی و آرامید تقسیم می شوند. کامپوزیت هایپلیمری رشته پلیمری رشته شیشه ای شامل رشته های شیشه ایی پیوسته یا ناپیوسته در زمینه است در آینده بجای شیشه بیشتر از کربن به عنوان رشته تقویت کننده دركامپوزيت هاي پليمري استفاده خواهد شد،چون رشته هاي كربني بيشترين استحكام ويژه ومدول ويژه را در ميان رشته هاي تقويت كننده دارا است. در کامپوزیت های زمینه پلیمری ، غیر از سه نوع رشته تقویت کننده شیشه اي،كربني ،آراميد ،گاه از بور ،كاربيد سيليسيوم واكسيد آلومينيومدر حد محدودي استفاده ميشود.
کامپوزیت های زمینه فلزی
درکامپوزیت های زمینه فلزی زمینه عبارت است از یک فلز انعطاف پذیر . برتری های ایننوع کامپوزیت نسبت به کامپوزیت های زمینه پلیمری شاکل دمای عملکرد بالاتر ، شعلهپذیر نبودن و مقاومت بیشتر در برابر تهاجم
سیالات آلیاست . البته هزینه آنها بیشتر و در نتیجه استفاده از آنها محدود تر است .
از سوپر آلیاژها ، آلیاژهای آلومنییم و منیزیم ،تیتانیم و مس به عنوان مواد زمینه استفاده می شود . موادتقویت کنند ه ممکن است بهشکل ذرات ، رشته های پیوسته و ناپیوسته و یا ویسکرها باشند که 10 الی 60% حجمیکامپوزیت را تشکیل می دهد رشته های پیوسته شامل کربن ، کاربید سیلیسیم ، بور ،آلومینا و فلزات دیر گداز است رشته های ناپیوسته از ذرات همین مواد تشکیل می شونداز یک جهت می توان سرمت ها را جز این ( MMC) ها قرار دارد .
خودرو سازان اخیرا درمحصولات خود شروع به استفاده از کامپوزیتهای زمینه فلزی کرده اند به عنوان نمونهبرخی قطعات موتور از زمینه آلیاژهای آلومینیم تقویت شده با رشته های آلومینا و کربنتولید شده که سبک وزن تر هستند و مقاومت آنها در برابر سایش و اعوجاج حرارتی بیشتراست استفاده از این نوع کامپوزیت ها در محورهای محرک که سرعت چرخش بالاتر و میزانکمتر سرو صدای ناشی از ارتعاش را به همرا دارد صورت گرفته است . صنایع هوا فضا نیزاز این نوع کامپوزیت ها بهره می برد له عنوان نمونه در قطعات تلسکوپ فضائی هابل ازرشته های گرافیتی پیوسته استفاده شده است .
کامپوزیت های زمینه سرامیکی
بدلیل مقاومت آلی در برابر اکسایش در دمای بالا، با وجود احتمال شکست ترد ، بهترین گزینه برای استفاده در دمای بالا و تنش هایشدید ميباشند . به ویژه در قطعات موتور خودرو و توربین های گازی هواپیما . چرمگی شکستاین کامپوزیت ها معمول است در حالی که در اغلب فلزات 15 است . چقرمگی شکست نسل جدیدو توسعه یافته کامپوزیت های زمینه سرامیکیکه بصورت ذزه ای، رشته ای یا ویسکری از مواد سرامیکی است بهبود یافته وبه 6 رسیده است . این بدان دلیل است که ترکی که در زمینه توسط ذرات ، رشته ها یاویسکرها ايجاد ميشود، نه تنها اشاعه نمی یابد بلکه از اشاعه آن ممانعت به عمل مِی آید،به این امرکمک می کند.
سراميك­هاي پيشرفته داراي ويژگي­هاي مطلوبي مانند سختي، استحكام بالا،تحمل دماهاي بالا، خنثايي شيميايي، مقاومت در برابر فرسايش و چگالي كم هستند. وليدر برابر بارهاي كششي و ضربه ضعيف­هستند و بر خلاف فلزات، از خود انعطاف­پذيرينشان نمي­دهند و مستعد شكست تحت بارهاي مكانيكي و شوك حرارتي هستند. در مقايسه­ايبين سراميك­ها و ديگر مواد ، بايد گفت كه سراميك­ها تنها گروهي از موادهستند كه در دماهاي بالا قابل استفاده­اند و داراي سختي، استحكام و مدول الاستيكبالاتري از فلزات و پليمرها مي­باشند. همچنين چگالي، ضريب انبساط حرارتي و هدايتالكتريكي و حرارتي كمي دارند. به ويژه چگالي و انبساط حرارتي كم سراميك­ها اهميتزيادي در اغلب كاربردها دارد. كه اگر چه نسبت مدول الاستيسيتة تقويت كننده و زمينهدر كامپوزيت­هاي زمينه فلزي و پلميري عموماً بين 10 و 100 است ولي براي كامپوزيتزمينه سراميكي، اين نسبت معمولاً برابر يك يا كمتر از آن است. نسبت مدول بالا دركامپوزيت­هاي زمينه فلزي و پليمري، سبب انتقال موثر بار از زمينه به تقويت­كنندهمي­شود. در حالي كه در يك كامپوزيت سراميكي، زمينه و تقويت­كننده در توانايي تحملبار اختلاف زيادي ندارد؛ به اين معنا كه هدف از ساخت كامپوزيت سراميكي، افزايشاستحكام نيست. مگر آن­هايي كه زمينة آنها مدول الاستيسيتة كمي دارند. ازحوزه­هاي مهم در تهيهكامپوزيت­هاي زمينه سراميكي انواع گوناگون شيشه، شيشه سراميك­ها و سراميك­هاييهمچون كربن، كاربيدسيليسيوم، نيتريدسيليسيوم، آلومينات­ها و اكسيدها. تقويت­كنندهايمورد استفاده عبارتند از كاربيدها، بوريدها، نيتريدها و كربن.
معمولاً كاربرد كامپوزيت­هايسراميكي به دو دستة هوافضايي و غيرهوافضايي تقسيم مي­شوند. در كاربردهاي هوافضاييمسالة اصلي، عملكرد كامپوزيت است. در حالي كه در كاربردهاي غير هوافضايي عامل قيمتبسيار مهم است.


1-3- خواص مکانیکی کامپوزیت ها: 1-1 ) انواع کامپوزیت های زمینه فلزی
1-2 ) خصوصیات کامپوزیتی های زمینه فلزی
تقویت کننده ها
2-1) مواد رشته ای
2-2 ) انعطاف پذیری رشته ها
2-3 ) رشته های کربن
2-4 ) الیاف بور
2-4-1 ) تنش های باقیمانده
2-5) رشته های اکسیدی
2-5-1) رشته های اکسیدی نوع آلومینا
2-6) رشته های غیر اکسیدی
2-7 ) ویسکر ها
2-8)ذرات
2-8-1)كاربيد سيليسيم ذره اي
2-8-2)كاربيدتنگستن ذره اي
2-9) مقایسه رشته ها با هم
3)مواد زمینه
3-1) زمینه های متداول در کامپوزیت های فلزی
3-1-1) آلومینیوم و آلیاژهای آن
3-1-2) آلیاژ های تیتانیم
3 4.5 و مدول یانگ آن Gpa 115 است . در آلیاژهای تیتانیم چگالی می تواند بین 4.3 تا g/cm3 5.1تغییر کند در حالی که مدول یانگ می تواند مقداری بین80 تا Gpa 130داشته باشد . بنابراین تیتانیم و آلیاژهای آن ، نسبت های استحکام به وزن و مدول به وزن نسبتا بالایی دارند ، نقطه ذوب تیتانیم نیز نسبتا بالا ( 1672 سانتی گراد ) بوده و از مقاومت به اکسیداسیون و خوردگی خوبی برخوردار است . همه این عوامل، تیتانیم را به گزینه ای مطلوب برای کاربرد در صنایع هوافضا بدل نموده است . آلیاژهای تیتانیم در موتور جت ( تیغه های توربین و کمپر سور )، قطعات بدنه هواپیما و غیره مورد استفاده قرار می گیرند . اما در هر حال ، این فلز جزو فلزات گران قیمت محسوب می شود .


دریافت فایل
جهت کپی مطلب از ctrl+A استفاده نمایید نماید





مقاله


پاورپوینت


فایل فلش


کارآموزی


گزارش تخصصی


اقدام پژوهی


درس پژوهی


جزوه


خلاصه