مقدمه:

مکانیزم های مقاوم شدن به عنوان یکی از مهمترین مباحث در متالورژی مکانیکی همواره مورد توجه محققین بوده و تاکنون پژوهشهای بسیاری در این زمینه صورت گرفته است. بسیاری از فلزات با انجام کار سرد و آنیل خواص مورد نیاز را تامین می کنند، همچنین می توان با ایجاد محلول جامد جانشینی یا بین نشینی باعث افزایش استحکام و سختی و یا تغییر آنها در جهت مطلوب گردید به عنوان مثال برنج به عنوان یکی از مهمترین محلولهای جامد در صنایع استفاده فراوانی دارد، عملیات حرارتی پی رسازی نیز به عنوان یکی از مهمترین عوامل ایجاد استحکام خصوصا در آلیاژهای غیر آهنی هر روز بیشتر از قبل بکار گرفته میشود . در این تحقیق آلیاژهای مس بررسی و روشهای مختلف افزایش استحکام در این آلیاژها مطرح گردید. مس عموما به واسطه کار سرد و ریزدانه کردن افزایش استحکام را تجربه خواهد کرد که میتوان با اضافه نمودن عملیات آنیل نیز به خواص مورد نظر رسید. در گروه آلیاژ هایی که از نوع محلول جامد می باشند همانند برنجها، اضافه کردن میزان ماده آلیاژی به عنوان مثال روی، م یتواند خواص آلیاژ را به میزان قابل توجهی تغییر دهد همچنین بر روی این آلیاژها میتوان کار سرد انجام داد و خواص مورد نظر را بدست آورد. آلیاژ هایی با قابلیت پیرسازی همانند آلیاژ های مس- کروم یا مس- بریلیوم دارای توانایی افزایش استحکام خود به واسطه ایجاد رسوب هایی ریز و پراکنده در فاز زمینه می باشند. به همین واسطه کاربرد وسیعی نیز در صنعت دارند.

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست مطالب

چکیده             1

مقدمه          ۲

فصل اول:کلیات

 هدف از انجام این تحقیق بررسی آلیاژ های مس و روش های متداول ایجاد استحکام در آن ها بود. مس از جمله فلزات بسیار پر کاربرد در صنعت می باشد که از سالیان دور مورد استفاده قرار گرفته است. به علت خواص الکتریکی عالی و هدایت گرمایی بسیار خوب آلیاژهای مس استفاده از آنها بصورت گسترده وجود دارد. همچنین به دلیل مقاومت به خوردگی خوب و آسانی شکل دهی و همچنین مقاومت به خستگی مناسب مورد استفاده قرار م یگیرند. آلیاژهای جدیدتر مس دارای خواص مختلف و متنوعی میباشند از جمله آلیاژهای حافظه دار مانندCu-Zn-Al-Ni ، آلیاژهای ضربه گیر مانند Cu-Al-Ni و یا آلیاژ Cu-Cr-Zr با استحکام بالا م یباشد. همچنین آلیاژهایی که توسط پراکنده سختی استحکام بیشتری نسبت به مس دارند در سالهای اخیر بیشتر تولید و استفاده قرار گرفته اند که عمدتا به دلیل سختی ،مقاومت به خزش خوب و استحکام تسلیم بالا م یباشد.خواص خوب خود از جمله استحکام مناسب ،رسانایی عالی و مقاومت به خوردگی کاربردهای مختلفی دارد. برای کاربردهای گوناگون خواص متفاوتی از نظر استحکامی لازم میباشد که این مهم به واسطه روشهای متفاوتی انجام میشود. هدف از انجام این تحقیق بررسی این روشها برای مس و آلیاژهای آن بود.

۲-۱) پیشینه تحقیق
ایجاد تغییر در مرز دانه و اندازه دانهها سالهاست که از جمله روشهای تغییر استحکام در مواد م یباشـ د.
هنگامی که دانهها ریز باشند مساحت کل مرز دانهها در واحد حجم پلی کریستال افزایش م ییابد و بـهتبع آن خواص ماده بیشتر بر اساس خواص مرز دانه خواهد بود، برعکس هرچه دانه ها درشت تـر باشـندخواص ماده نزدیک به رفتار درون دان هها خواهد شد .مرز دانه ها در دمای کمتر از نصف نقطه ذوب فلـز،موانع قوی در برابر حرکت نابجایی ها به حساب میآیند و به علت اختلاف آرایش کریـستالی دانـ ههـایمجاور مانع لغزش نابجایی از یک دانه به دانه دیگر م یگردند. لیکن در دماهـایی بـیش از حـدود نـصفنقطه ذوب، به عنوان مکانهایی مناسب جهت شروع ترک عمل مینمایند، زیرا تغییر شکل بیشتر بر مرز دان هها متمرکز م یگردد و به علت وجود ناخالصی در آنها تمایل به جدایش و شکست مرز دانه ای افزایش م ییابد.
کرنش سختی یا کارسختی یکی دیگر از روشهای استحکام دهی در فلـزات مـیباشـد و بیـشتر بـرایاستحکام دهی فلزات و آلیاژهایی بکار میرود که با عملیات حرارتـی سـخت نمـیشـون د. تغییـر شـکلپلاستیک تعداد نابجاییها را زیاد میکند در نتیجه برخورد آنها بیشتر میشود و این خود باعـث ایجـادجاگ های متعدد روی نابجای یها و متوقف یا کند شدن آنها م یشود. یک فلز آنیـل شـده تقریبـا شـامل۱۰۶ تا ۱۰۸ نابجایی بر سانتی متر مربع میباشد در حالیکه چگالی نابجایی یک فلز کار سخت شـده درحدود ۱۰۱۴ نابجایی بر سانتی متر مربع است.
مخلوط همگن دو یا چند نوع اتم در حالت جامد را محلول جامد مینامند اضـافه کـردن اتمهـای حـلشونده در شبکه اتمهای حلال، یا تشکیل محلول جامد، باعث افزایش استحکام آلیاژ میگردد. هنگـامیکه اتمهای فلزی دیگر در زمینه فلز اولیه حل میشوند ممکن است در هر یک از دو مکان جانـشین بـابین نشین قرار بگیرند. هنگامی که اتم حل شونده در جای اتمهـای حـلال قـرار گیـرد محلـول جامـدجانشینی خواهد بود و هنگامی که اتم حلال در فضاهای خالی بین اتمهای حلال قـرار بگیـرد محلـولجامد بین نشینی نام دارد. در عمل وقتی اتمهای حل شونده به اندازه اتمهای حلال باشد محلول جامدجانشینی و چنانچه بسیار کوچک تر باشد محلول جامد بین نشینی ایجاد خواهد شد.
استحکام یک زمینه نرم را م یتوان با ایجاد یا افزودن ذرات ریز افزایش داد. در این شرایط امکان بوجودآمدن دو حالت وجود دارد، اگر ذرات ریز مورد استفاده برای افزایش استحکام در دماهای بالا در زمینـهقابل حل باشند به این مکانیزم رسوب سختی یا پیر سختی١ میگوییم و چنانچه ذرات در دمای بالا درآلیاژ غیر قابل حل باشند به آن پراکنده سختی٢ م یگوییم.

۱۱-) هدف                                                                                ۴

۲-۱) پیشینه تحقیق                                                                      ۵

۳-۱) روش کار و تحقیق                                                                ۷

فصل دوم: مس و خواص      

 مس و آلیاژهای آن یکی از مهمترین گرو ههای فلـزات تجـاری بـه حـساب مـیآینـ د. بطـور یکـه تنهـافولاد/آهن و آلومینیوم بیشتر از مس تولید و مصرف مـیشـون د۱[ ]. معـادن اصـلی مـس در کـشورهای شیلی، آمریکا، اندونزی، استرالیا، پرو، لهستان، قزاقستان، زامبیا و مکزیک م یباشد [۲]. به علـت خـواصالکتریکی عالی و هدایت گرمایی بسیار خوب آلیاژهای مس استفاده از آنها بصورت گسترده وجـود دارد.
همچنین به دلیل مقاومت به خوردگی خوب و آسـانی شـکل دهـی و همچنـین مقاومـت بـه خـستگیمناسب مورد استفاده قرار مـیگیرنـ د۳[ ]. آلیاژهـای جدیـدتر مـس دارای خـواص مختلـف و متنـوعی م یباشند از جمله آلیاژهای حافظه دار مانندCu-Zn-Al-Ni ، آلیاژهای ضربه گیر مانند Cu-Al-Ni و یـاآلیاژCu-Cr-Zr با استحکام بالا م یباشد۲[ ]. همچنین آلیاژهایی که توسط پراکنـده سـختی اسـتحکامبیشتری نسبت به مس دارند در سالهای اخیر بیشتر تولید و استفاده قرار گرفته اند که عمدتا بـه دلیـلسختی، مقاومت به خزش خوب و استحکام تسلیم بالا م یباشد [۴].
عموما آلیاژهای مس غیر مغناطیس بوده و به راحتی لحیم کاری م یشوند بسیاری از آنها م یتواننـد بـاگازهای مختلف ، قوس و روشهای مقاومتی جوشکاری شوند. برای قطعات دکوری آلیاژهـای خـاص بـارنگهای مشخص قابل استفاده م یباشند. آلیاژهای مس را م یتوان تقریبا به هر سطح از براقیت و بافـتسطحی مورد نیاز رساند. م یتوان بر روی آنها ورق کـاری انجـام داد ،پوشـش بـا مـواد آلـی و رنگهـایشیمیایی اعمال نمود [۱].
مس خالص بصورت وسیعی جهت کابلها و سیمها ، کانتاکتهای الکتریکی و قطعات مختلـف دیگـریکه نیاز به عبور جریان الکتریکـی از آنهـا مـیباشـد بکـار مـیرود. مـس و برنجهـای خـا ص، برنزهـا وکوپرنیکلها بصورت گسترده در رادیاتور اتوموبیل، سیستمهای گرمایش منزل، صـفحات جـذب انـرژیخورشیدی و کاربردهای دیگری که احتیاج به هدایت حرارتی سریع در امتداد فلز و یا ضخامت دارند بهکار میرود. به علت قابلیت بسیار خوب آنها در مقاومت به خوردگی؛ مـس، بـرن جهـا و بعـضی برنزهـا وکوپرنیکلها جهت لوله، شیرها و کیپ کنند هها ( در سیـستمهایی کـه آب آشـامیدن ی جـاری و منتقـلم یشود) استفاده میشوند [۵].
مس دارای شبکهFCC میباشد و چگالی آن برابر است با 3g/cm۶۹/۸. هدایت الکتریکـی مـس انـدکیکمتر از نقره م یباشد اما هدایت حرارتی و الکتریکی آن نسبت بـه آلومینیـوم تقریبـا یـک و نـیم برابـرم یباشد[۶]. در حقیقت مس بیش از سایر مقاصد به همین دلیل مورد استفاده قرار م یگیرد. آلیاژ کردن به مقدار زیادی هدایت الکتریکی و به نسبت کمتر هدایت حرارتی را کاهش م یدهـ د. بـه همـین دلیـلهنگامی که هدایت بالایی مورد نیاز است م سها و آلیاژهای با مس بـالا بـر سـایر آلیاژهـایی کـه دارایمقداری از مواد آلیاژی هستند ترجیح داده م یشوند. میزان کاهش هدایت بـه خـواص هـدایتی و دیگـرخواص ماده افزودنی بستگی ندارد بلکه به تاثیر آن بر روی شبکه مس بستگی دارد.
در تمام خانواده های آلیاژهای مس، آلیاژهای نوردی با ترکیب مشخص مشابه خود را بصورت ریختهگری نیز دارا م یباشند که طراح را قادر م یسازد انتخاب اولیه ای از آلیاژ قبل از تصمیم گیری جهـت پروسـهتولید داشته باشد. بسیاری از آلیاژهای نوردی در شرایط مختلف کار سرد موجود می باشند، که استحکام و خستگی این آلیاژها در دمای محیط بستگی به کار سرد و مقدار آلیاژی بـودن آنهـا دارد. کاربردهـایآلیاژهای نوردی کار سرد شده شامل فنرها، بستها، ابزارها، دند ههای کوچک، کانتکت ها و غیره می باشد. اغلب قطعاتی مانند شیرها توسط فورج گرم این آلیاژها ساخته م یشوند و دلیل این امر آنست که فرآیند دیگری برا ی ساخت این چنین قطعات و بدست آوردن شکل و خواص مورد نظر از نظر اقتصادی وجـودندارد [۷]. آلیاژهای مس که از حدود ۱ تا ۶ درصد سرب دارند در گروه مس های خوش تراش جای دارند و به طور وسیعی جهت ساخت قطعاتی که با تراش ساخته م یشوند مورد استفاده قرار م یگیرند.
غیر از استحکام، مقاومت به خستگی و تواناییهای دیگر دلایل اصلی انتخاب مس و آلیاژهـای آن جهـتاستفاده موارد زیر م یباشند.
– هدایت الکتریکی

۲-۱- مس و آلیاژهای آن                                                               10

۱-۱-۲- هدایت الکتریکی                                                               10

۱-۱-۱-۲- مقیاس هدایت الکتریکی                                                   ۲۱

۲-۱-۱-۲- تاثیر دما                                                                    ۲۱

۳-۱-۱-۲- اثر اندازه دانه و کار سرد                                                  ۲۱

۴-۱-۱-۲- تاثیر ترکیب                                                                ۴۱

۵-۱-۱-۲- اثر آلیاژ کردن                                                              ۴۱

۲-۱-۲- هدایت حرارتی                                                                ۵۱

۳-۱-۲- مقاومت به خوردگی                                                          ۶۱

۴-۱-۲- کارپذیری                                                                      ۸۱

۵-۱-۲-                                                                   ۹۱

۶-۱-۲- لحیم کاری                                                                     ۹۱

۲-۱-۷- قابلیت لحیم کاری سخت                                                      ۹۱

 نتیجه گیری       ۱۷

پیشنهادات           ۲۷

پیوست ها           ۳۷

منابع و ماخذ       ۵۷

فهرست منابع فارسی     ۶۷

فهرست منابع لاتین ۶۷

سایت های اطلاع رسانی    80

چکیده انگلیسی                                                       81

فهرست جدو لها

٢-١: میزان مصرف مس و آلیاژهای آن به واسطه کاربردهای مختلف

٢-٢: هدایت الکتریکی فلزات و آلیاژهای مختلف

٣-٢ : محدودیت حلالیت عناصر در مس و اثر آنها بر مقاومت الکتریکی

٢-۴: هدایت حرارتی فلزات و آلیاژهای مختلف

٢-۵: روش های شکل دادن و کاربردهای اصلی آلیاژهای مس

٢-۶: رتبه بندی تعدادی از آلیاژهای مس در تست غوطهوری لحیم

۴-١: میزان حلالیت عناصر و اختلاف قطر اتمی آنها با مس

۴-٢: خواص مکانیکی برنج کارتریج Cu-30Zn و Cu-40Zn

۴-٣: خواص مکانیکی آلیاژهای CuZn و CuZnSn

۴-۴: تاثیر عملیات حرارتی بر خواص مکانیکی دو آلیاژ مس-آلومینیوم با درصدآلومینیوم متفاوت

۴-۵: تاثیر عملیات حرارتی بر بعضی خواص مکانیکی آلیاژ Cu-9.8Al

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست نمودارها

۲-۱: اثر عناصر آلیاژی بر روی هدایت مس بدون اکسیژن                               ٢١

۲-۲: رابطه بین استحکام و هدایت الکتریکی در مس و آلیاژهای آن                      ۴١

۲-۳: رتب هبندی قابلیت ماشینکاری آلیاژهای مس، آلومینیوم (آلیاژ ۲۰۱۱) و فولاد            ٢٠

۳-۱: منحنی تنش کرنش یک فلز خالص در اثر چند بار اعمال بار و باربرداری         ۴٢

۳-۴: شماتیک تغییرات خواص فلز در اثر سه پدیده بازیابی، تبلور مجدد و رشد دانه    ٧٣

۴-۱: نمودار فاز دیاگرام مس- اکسیژن                                                      ١۴

۴-۲: مقایسه اثر کار سرد (دمای محیط) و متعاقب آن آنیل بر روی خواص                     ۴٢

۴-۶: تاثیر نورد سرد بر روی استحکام کششی و ازدیاد طول مس و برنجهای تک فاز      ۴۶

۴-۷: منحنی تنش کرنش مهندسی برای مس خالص و آلیاژ Cu-30Zn

۴-۸: تغییرات استحکام کششی و داکتیلیته با افزایش میزان روی در مس

۴-۹: دیاگرام مس-روی که در آن فاز β در دمای محیط پایدار است

۴-۱۱: تاثیر سرعت سرد کردن از دمای °C۵۰۰ بر روی سختی فاز برنج β در دمای 25                     ۵١

فهرست نمودارها

۴-۵۱: نمودار فازی مس-قلع

۴-۸۱: مقایسه اثر آلومینیوم، قلع و روی بر روی استحکام دهی محلول جامد مس    ۵٨

۴-۹۱: دیاگرام فازی مس-آلومینیوم                                                       ۵٩

۴-۰۲: منطقه غنی از مس در دیاگرام فازی مس-آلومینیوم                             ۶٠

۴-۲۲: تاثیر دمای کونچ بر روی سختی آلیاژ Cu-10.2Al     h                           ۶٢

۴-۴۲: دیاگرام فازی مس-بریلیوم                                                          ۶۵

۴-۵۲: دیاگرام فازی مس-بریلیوم. منطقه غنی از مس                                   ۶۵

۴-۶۲: تاثیر میزان بریلیوم، دمای پیرسازی و زمان پیرسازی بر رسوب سختی                  ۶۶

۴-۸۲: تاثیر کار سرد بر روی رفتار پیرسازی آلیاژ مس-بریلیوم                       ۶٨

۴-۹۲: دیاگرام تعادلی مس-کروم                                                          ۶٩

فهرست شکل ها

۴-۲ اتمهای بین نشین و جانشین در زمینه                                                ۲۸

۳-۵: حالتهای هم سیما، نیمه هم سیما و نا هم سیما رسوب نسبت به زمینه            ٣٠

۳-۶: برخورد و عبور نابجایی ها از میان رسوبات                                       ٣۵

۴-۰۱: شماتیک منظم شدن احتمالی و تشکیل دو منطقه جدا از هم                     ۵٠

۴-۲۱: ریز ساختار آلیاژCu-40Zn             ا                                            ۵١

۴-۱۳: نمونه Cu-40Zn سرد شده در هوا                                                 ۵٢

۴-۶۱: ساختار ریختگی آلیاژ Cu-10Sn که در دمای C°۵۳۰ آنیل و سپس کونچ                          ۵۵

۴-۷۱: ساختار ریختگی آلیاژ Cu-10Sn-یوتکتوئید متشکل از α وδ       ا              ۵٧

۴-۱۲: ساختار آلیاژ Cu-11.8Al که در دمای C°۸۰۰ به مدت دو ساعت همگن                            ١۶

۴-۳۲: ساختار آلیاژCu-10.2Al که از دمای °C۷۵۰ کونچ گردیده است               ۶٢

۴-۷۲: ساختار آلیاژ Cu-2Be                       ا                                        ۶٧

Abstract:

In this research, first, copper alloys and their properties were discussed, then different mechanisms of strengthening in metals were argued and at last these mechanisms in copper alloys were introduced and their impact were discussed.
Pure copper is usually strengthened by cold work process. However, alloys such as brasses are strengthened by solid solution which rise their hardness and strength. There are some other alloys which have minuscule amount of alloy elements and they can participate in the matrix thus increase its overall strength and hardness. Because of that, it is possible to reach specific properties by heat treatments like age hardening, overage hardening, and artificial aging. There are some other alloys which they can be strengthen by precipitate hardening, they were also mentioned in this research



مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

 

فایل pdf همراه با فایل word

قیمت35000تومان