رفتار خزشی کامپوزیت زمینه آلومینیوم تقویت شده با نانو ذرات نیتراید آلومینیوم

یکی از رشته های زیر مجموعه فنی مهندسی که علاقمندان بسیاری در کشور ما  دارد رشته مهندسی مواد و متالوژی هستش که اتفاقا سایت دیجی لود در حال تکمیل سری جدیدی از پایان نامه های ارشد این رشته تحصیلی در تمامی گرایشهای آن برای کاربران گرانقدر خود میباشد. دیجی لود در ادامه پایان نامه ” رفتار خزشی کامپوزیت زمینه آلومینیوم تقویت شده با نانو ذرات نیتراید آلومینیوم ”   با فرمت Word (قابل ویرایش) در 116 صفحه را معرفی مینماید.

چکیده پایان نامه رفتار خزشی کامپوزیت زمینه آلومینیوم تقویت شده با نانو ذرات نیتراید آلومینیوم :

در سال های اخیر رفتار خزشی مواد مرکب زمینه آلومینیومی تقویت شده با ذرات ناپیوسته، عمدتا بدلیل امکان بکارگیری این دسته از مواد در دماهای بالا، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. به موازات این تحقیقات و با گسترش پژوهش ها در عرصه ی نانو فناوری، برتری ذرات تقویت کننده ی نانومتری در بهبود مقاومت خزشی مواد مرکب زمینه آلومینیومی گزارش گردیده است. در تحقیق حاضر نانو ذرات نیتراید آلومینیوم به عنوان تقویت کننده برای زمینه ی آلومینیومی انتخاب و ساخت ماده ی مرکب آلومینیوم-نیتراید آلومینیوم بروش آسیابکاری مکانیکی و اکستروژن گرم انجام گرفته است. مطلوب بودن چگالی نمونه های تولیدی از طریق آزمون سنجش چگالی و یکنواخت بودن توزیع ذرات تقویت کننده در زمینه به کمک تصاویر میکروسکوپ الکترونی از میکروساختار نمونه های تولیدی بررسی گردیده است. خواص مکانیکی ماده ی مرکب با انجام آزمون های کشش و میکرو سختی مورد ارزیابی قرارگرفته است. نمونه های تولیدی در شرایط دمایی و تنشی متفاوت تحت آزمون های خزشی قرار گرفته اند. تحلیل داده های حاصل از آزمون های خزشی بالا بودن توان تنشی ظاهری و وجود یک تنش آستانه ای وابسته به دما را برای ماده ی مرکب آلومینیوم- نیتراید آلومینیوم ساخته شده نشان می دهد. مکانیزم حاکم بر رفتار خزشی در شرایط انجام آزمون های خزشی به دما وابسته است. همچنین انرژی فعالسازی خزشی نیز تابعی از تنش اعمالی می باشد.

فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه. 2

فصل دوم: مبانی نظری تحقیق

2-1- مفهوم خزش…. 5

2-2- منحنی خزشی.. 6

2-3- تغییرات ساختاری حین پدیده ی خزش…. 8

2-4- مکانیزم های تغییر فرم مواد. 9

2-4-1- مکانیزم های تغییر فرم در دمای پائین.. 9

2-4-2- مکانیزم های تغییر فرم در دمای بالا. 9

2-4-3- مکانیزم های اصلی تغییر فرم در دمای بالا. 9

2-4-3-1- لغزش…. 9

2-4-3-2- تشکیل مرزدانه های فرعی.. 10

2-4-3-3- لغزش مرزدانه ای.. 10

2-4-4- مکانیزم های ثانویه ی تغییر فرم در دمای بالا. 10

2-4-5- مکانیزم های تغییر فرم خزشی.. 11

2-4-5-1- لغزش نابجایی.. 11

2-4-5-2- خزش نابجایی.. 11

2-4-5-3- خزش ناشی از نفوذ. 12

2-4-5-3-1- خزش نفوذی از طریق دانه (Nabarro-Herring) 12

2-4-5-3-2- خزش نفوذی در امتداد مرزدانه ها  (Coble) 12

2-5- لغزش مرزدانه ای.. 12

2-6- مکانیزم های موازی و سری.. 13

2-7- معادلات خزشی.. 13

2-8- خزش مواد مرکب زمینه آلومینیومی
(تاریخچه و مروری بر تحقیقات پیشین) 14

2-9- موضوع تحقیق.. 16

2-9-1- انتخاب نیتراید آلومینیوم به عنوان تقویت کننده 16

2-9-2- انتخاب تقویت کننده ی نا پیوسته با شکل ذره ای.. 17

2-9-3- انتخاب اندازه ی نانو برای ذرات تقویت کننده 17

2-9-4- انتخاب روش متالورژی پودر جهت ساخت ماده ی مرکب… 18

2-9-5- کاربرد های ماده ی مرکب آلومینیوم-نیتراید آلومینیوم. 18

فصل سوم: شرح آزمایشات

3-1- مواد اولیه. 20

3-2- تجهیزات مورد استفاده 20

3-2-1- قالب ها 21

3-2-1-1- قالب آسیابکاری.. 21

3-2-1-2- قالب فشرده سازی.. 21

3-2-1-3- قالب اکستروژن.. 22

3-2-2- دستگاه ها 24

3-2-2-1- آنالیزکننده ی ذره ای (PSA) 24

3-2-2-2- میکروسکوپ الکترونی (SEM) 24

 3-2-2-3- ترازوی دیجیتال.. 25

3-2-2-4- آسیاب سیاره ای.. 26

3-2-2-5- آون.. 27

3-2-2-6- پرس هیدرولیک…. 27

3-2-2-7- دستگاه سنجش چگالی.. 28

3-2-2-8- کوره 28

3-2-2-9- دستگاه مانت گرم. 29

3-2-2-10- دستگاه کشش 29

3-2-2-11- دستگاه میکرو سختی.. 30

3-2-2-12- دستگاه خزش 30

3-3- مراحل انجام تحقیق.. 35

3-3-1- تعیین خصوصیات مواد اولیه. 35

3-3-2- آسیابکاری مکانیکی مواد اولیه. 35

3-3-3- تعیین خصوصیات پودر آسیابکاری شده 36

3-3-4- فشردن سرد پودر آسیابکاری شده 36

3-3-5- سنجش چگالی پودر فشرده شده 37

3-3-6- اکستروژن گرم پودر فشرده شده 37

3-3-7- سنجش چگالی و بررسی میکروساختار نمونه ی اکسترود شده 38

3-3-8- سنجش سختی و ارزیابی رفتار کششی نمونه ی اکسترود شده 39

3-3-8-1- آزمون سختی.. 39

3-3-8-2- آزمون کشش…. 39

3-3-9- بررسی رفتار خزشی.. 39

3-3-9-1- تعیین استاندارد انجام آزمون خزش…. 40

3-3-9-2- بررسی کالیبره بودن دستگاه خزش…. 40

3-3-9-2-1- بررسی کالیبره بودن نیروی اعمالی.. 41

3-3-9-2-2- بررسی کالیبره بودن تغییرات طول اندازه گیری شده 42

3-3-9-2-3- بررسی کالیبره بودن ترموکوپل.. 47

3-3-9-3- طراحی فیکسچر جهت نصب نمونه در دستگاه 47

3-3-9-4- انجام آزمون های خزش…. 51

3-3-9-5- استخراج داده های مورد نیاز از داده های خام اولیه. 51

3-3-9-6- تجزیه و تحلیل داده های حاصل از آزمون خزش…. 52

فصل چهارم: بحث و بررسی نتایج

4-1- خصوصیات پودرهای اولیه. 54

4-1-1- مورفولوژی.. 54

4-1-2- توزیع اندازه 55

4-2- خصوصیات پودر آسیابکاری شده 57

4-2-1- مورفولوژی.. 57

4-2-2- توزیع اندازه 58

4-3- چگالی نمونه های حاصل از فشرده سازی سرد پودرآسیاب شده 59

4-4- خصوصیات نمونه های اکسترود شده 60

4-4-1- چگالی.. 60

4-4-2- میکروساختار 60

4-4-3- خواص مکانیکی.. 62

4-4-3-1- آزمون سختی.. 62

4-4-3-2- آزمون کشش…. 62

4-5- رفتار خزشی.. 63

4-5-1- نتایج اولیه ی آزمون های خزش…. 64

4-5-2- تعیین مکانیزم خزشی.. 67

4-5-3- تعیین تنش آستانه. 74

4-5-4- وابستگی تنش آستانه به دما 76

4-5-5- تعیین انرژی فعالسازی خزش…. 76

4-6- ثبت نتایج آزمون های خزش…. 78

4-6-1- سخت افزار ثبت داده های آزمون.. 79

4-6-2-نرم افزار ثبت داده های آزمون.. 80

4-7- پردازش اولیه ی داده ها 81

4-8- پردازش نهایی داده ها 81

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

5-1- نتیجه گیری.. 83

5-2- پیشنهادات… 85

فهرست منابع و مأخذ…………………….. 86

پیوست 1……………………………………. 90

پیوست 2……………………………. 91

فهرست جدول­ها

جدول 3-1: نتایج بررسی کالیبره بودن دستگاه از نظر نیرو…………………………………………………… 41

جدول 3-2: نتایج بررسی کالیبره بودن اکستنسومتر دیجیتال در گستره ی 1/1 با استفاده از کولیس دیجیتال         44

جدول 3-3: نتایج بررسی کالیبره بودن اکستنسومتر دیجیتال در گستره ی 2/1 با استفاده از کولیس دیجیتال         44

جدول 3-4: نتایج بررسی کالیبره بودن اکستنسومتر دیجیتال در گستره ی 5/1 با استفاده از کولیس دیجیتال         45

جدول 3-5: نتایج بررسی کالیبره بودن اکستنسومتر دیجیتال در گستره ی 1/1 با استفاده از کرنش سنج عقربه ای   46

جدول 3-6: نتایج بررسی کالیبره بودن اکستنسومتر دیجیتال در گستره ی 5/1 با استفاده از کرنش سنج عقربه ای   46

جدول 3-7: نتایج بررسی کالیبره بودن اکستنسومتر دیجیتال در گستره ی 10/1 با استفاده از کرنش سنج عقربه ای 47

جدول 4-1: شرایط انجام آزمون های خزشی………………………………………………………………………….. 64

جدول 4-2: نتایج آنالیز آماری داده ها……………………………………………………………………………………… 73

جدول 4-3: مشخصات مدار ثبت داده ها…………………………………………………………………………………. 79

فهرست شکل ها

شکل 2‑1: شماتیک دستگاه آزمون خزش…. 6

شکل 2‑2: رفتار کرنش-زمان تحت بارگذاری و لذا تنش مهندسی ثابت و خزش
سه مرحله ای.. 6

شکل ‏2‑3: نرخ کرنش آزمون خزش به صورت تابعی از کرنش کل.. 7

شکل ‏2‑4: حرکت نابجائی ها برای ایجاد چند وجهی (شماتیک) 10

شکل ‏3‑1: محفظه ی آسیابکاری.. 21

شکل ‏3‑2: قالب فشرده سازی به ترتیب از راست به چپ: ماتریس،
قسمت پائینی و پانچ.. 22

شکل 3‑3: قالب اکستروژن الف) شمای کلی ب) محفظه ی نگه دارنده
ج) به ترتیب از راست به چپ پانچ، ماتریس و دوزه اکستروژن.. 23

شکل 3‑4: آنالیزکننده ی ذره ای.. 24

شکل ‏3‑5: میکروسکوپ الکترونی.. 25

شکل ‏3‑6: ترازوی دیجیتال جهت توزین پودرها 25

شکل ‏3‑7: ترازوی دیجیتال جهت توزین ساچمه ها 26

شکل ‏3‑8: آسیاب سیاره ای.. 26

شکل 3‑9: آون.. 27

شکل ‏3‑10: پرس هیدرولیک…. 27

شکل ‏3‑11: دستگاه سنجش چگالی.. 28

شکل ‏3‑12: کوره 28

شکل ‏3‑13: دستگاه مانت گرم. 29

شکل ‏3‑14: دستگاه کشش…. 29

شکل ‏3‑15: دستگاه آزمون سختی.. 30

شکل ‏3‑16: دستگاه خزش…. 31

شکل ‏3‑17: کرنش سنج دستگاه خزش…. 32

شکل ‏3‑18: اکستنسومتر دستگاه خزش الف) عقربه ای ب) الکترونیکی.. 34

شکل 3‑‏19: ساچمه ها ی فولادی آسیابکاری.. 36

شکل ‏3‑20: پودر فشرده شده 37

شکل ‏3‑21: کیفیت سطحی نمونه اکسترود شده الف) بدون و ب) با قرص آلومینیومی.. 38

شکل ‏3‑22: نمونه ی آزمون کشش…. 39

شکل ‏3‑23: نمونه ی آزمون خزش…. 40

شکل ‏3‑24: کولیس دیجیتال.. 42

شکل ‏3‑25: بررسی کالیبره بودن اکستنسومتر عقربه ای.. 43

شکل ‏3‑26: بررسی کالیبره بودن اکستنسومتر دیجیتال.. 43

شکل ‏3‑27: فیکسچر طراحی شده 48

شکل ‏3‑28: نمونه شکسته شده از محل مته حین آزمون.. 48

شکل ‏3‑29: قراردادن نمونه در فیکسچر با استفاده از میخ و پیچ.. 48

شکل ‏3‑30: فیکسچر طراحی شده پس از ناکارآمدی فیکسچر نشان داده شده
در شکل 3-27.. 49

شکل ‏3‑31: شیارهای ایجاد شده در سطوح داخلی فیکسچر برای جلوگیری
از سر خوردن نمونه. 50

شکل 3‑32: نحوه ی قرار گرفتن نمونه در فک دستگاه خزش…. 51

شکل ‏4‑1: مورفولوژی پودر آلومینیوم اولیه. 55

شکل 4‑2: مورفولوژی پودر نیتراید آلومینیوم اولیه. 55

شکل 4‑3: توزیع اندازه ذرات پودر آلومینیوم اولیه. 56

شکل 4‑4: توزیع اندازه ذرات پودر نیتراید آلومینیوم اولیه. 56

شکل 4‑5: مورفولوژی پودر آسیابکاری شده 58

شکل 4‑6: توزیع اندازه ذرات پودر آسیابکاری شده 58

شکل 4‑7: توزیع ذرات نیتراید آلومینیوم در زمینه آلومینیوم. 61

شکل 4‑8: آگلومره شدن ذرات نیتراید آلومینیوم در زمینه آلومینیوم. 61

شکل 4‑9: نمودار تنش-کرنش نمونه ی اکسترود شده 63

شکل 4‑10: منحنی خزشی در دمای 523 کلوین در تنش های متفاوت… 65

شکل 4‑11: منحنی خزشی در دمای 573 کلوین در تنش های متفاوت… 66

شکل 4‑12: نمودار ln  – ln  در دمای 523 کلوین.. 68

شکل 4‑13: نمودارσ ln – ln در دمای 573 کلوین.. 69

شکل 4‑14: بهترین خط گذرانده شده از نمودار ln  –  ln در دمای 523 کلوین.. 69

شکل 4‑15: بهترین خط گذرانده شده از نمودار ln  – ln  در دمای 573 کلوین.. 70

شکل 4‑16: نمودار ln  – ln  در دمای 573 کلوین با فرض خطی بودن در بازه ی تنشی الف) 77/43 – 79/39 و ب) 75/47 – 77/43 مگا پاسکال.. 71

شکل 4‑17: نمودار  – ^1/n در دمای 523 کلوین بازای مقادیر 3، 5 و 8 برای n.. 72

شکل 4‑18: نمودار  – ^1/n در دمای 573 کلوین بازای مقادیر 3، 5 و 8 برای n.. 73

شکل 4‑19: نمودار ^1/n – σ در دمای 523 کلوین بازای 5=n.. 74

شکل 4‑20: نمودار ^1/n – σ در دمای 573 کلوین بازای 3=n.. 75

شکل 4‑21: نمودار – 1/T ln  در تنش 77/43 مگاپاسکال.. 77

شکل 4‑22: نمودار ln – 1/T در تنش 75/47 مگاپاسکال.. 77

شکل 4‑23: مدار طراحی شده ی جهت ثبت داده ها 79

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، میتوانید از کلیه کارتهای عضو شتاب  استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.

برای دانلود فایل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.