مقدمه:

مكانيزم هاي مقاوم شدن به عنوان يكي از مهمترين مباحث در متالورژي مكانيكي همواره مورد توجه محققين بوده و تاكنون پژوهشهاي بسياري در اين زمينه صورت گرفته است. بسياري از فلزات با انجام كار سرد و آنيل خواص مورد نياز را تامين مي كنند، همچنين مي توان با ايجاد محلول جامد جانشيني يا بين نشيني باعث افزايش استحكام و سختي و يا تغيير آنها در جهت مطلوب گرديد به عنوان مثال برنج به عنوان يكي از مهمترين محلولهاي جامد در صنايع استفاده فراواني دارد، عمليات حرارتي پي رسازي نيز به عنوان يكي از مهمترين عوامل ايجاد استحكام خصوصا در آلياژهاي غير آهني هر روز بيشتر از قبل بكار گرفته ميشود . در اين تحقيق آلياژهاي مس بررسي و روشهاي مختلف افزايش استحكام در اين آلياژها مطرح گرديد. مس عموما به واسطه كار سرد و ريزدانه كردن افزايش استحكام را تجربه خواهد كرد كه ميتوان با اضافه نمودن عمليات آنيل نيز به خواص مورد نظر رسيد. در گروه آلياژ هايي كه از نوع محلول جامد مي باشند همانند برنجها، اضافه كردن ميزان ماده آلياژي به عنوان مثال روي، م يتواند خواص آلياژ را به ميزان قابل توجهي تغيير دهد همچنين بر روي اين آلياژها ميتوان كار سرد انجام داد و خواص مورد نظر را بدست آورد. آلياژ هايي با قابليت پيرسازي همانند آلياژ هاي مس- كروم يا مس- بريليوم داراي توانايي افزايش استحكام خود به واسطه ايجاد رسوب هايي ريز و پراكنده در فاز زمينه مي باشند. به همين واسطه كاربرد وسيعي نيز در صنعت دارند.

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

فهرست مطالب

چكيده             1

مقدمه          ۲

فصل اول:كليات

 هدف از انجام اين تحقيق بررسي آلياژ هاي مس و روش هاي متداول ايجاد استحكام در آن ها بود. مس از جمله فلزات بسيار پر كاربرد در صنعت مي باشد كه از ساليان دور مورد استفاده قرار گرفته است. به علت خواص الکتريکي عالي و هدايت گرمايي بسيار خوب آلياژهاي مس استفاده از آنها بصورت گسترده وجود دارد. همچنين به دليل مقاومت به خوردگي خوب و آساني شکل دهي و همچنين مقاومت به خستگي مناسب مورد استفاده قرار م يگيرند. آلياژهاي جديدتر مس داراي خواص مختلف و متنوعي ميباشند از جمله آلياژهاي حافظه دار مانندCu-Zn-Al-Ni ، آلياژهاي ضربه گير مانند Cu-Al-Ni و يا آلياژ Cu-Cr-Zr با استحكام بالا م يباشد. همچنين آلياژهايي كه توسط پراكنده سختي استحكام بيشتري نسبت به مس دارند در سالهاي اخير بيشتر توليد و استفاده قرار گرفته اند كه عمدتا به دليل سختي ،مقاومت به خزش خوب و استحكام تسليم بالا م يباشد.خواص خوب خود از جمله استحكام مناسب ،رسانايي عالي و مقاومت به خوردگي كاربردهاي مختلفي دارد. براي كاربردهاي گوناگون خواص متفاوتي از نظر استحكامي لازم ميباشد كه اين مهم به واسطه روشهاي متفاوتي انجام ميشود. هدف از انجام اين تحقيق بررسي اين روشها براي مس و آلياژهاي آن بود.

۲-۱) پيشينه تحقيق
ايجاد تغيير در مرز دانه و اندازه دانهها سالهاست كه از جمله روشهاي تغيير استحكام در مواد م يباشـ د.
هنگامي كه دانهها ريز باشند مساحت كل مرز دانهها در واحد حجم پلي كريستال افزايش م ييابد و بـهتبع آن خواص ماده بيشتر بر اساس خواص مرز دانه خواهد بود، برعكس هرچه دانه ها درشت تـر باشـندخواص ماده نزديك به رفتار درون دان هها خواهد شد .مرز دانه ها در دماي كمتر از نصف نقطه ذوب فلـز،موانع قوي در برابر حركت نابجايي ها به حساب ميآيند و به علت اختلاف آرايش كريـستالي دانـ ههـايمجاور مانع لغزش نابجايي از يك دانه به دانه ديگر م يگردند. ليكن در دماهـايي بـيش از حـدود نـصفنقطه ذوب، به عنوان مكانهايي مناسب جهت شروع ترك عمل مينمايند، زيرا تغيير شكل بيشتر بر مرز دان هها متمركز م يگردد و به علت وجود ناخالصي در آنها تمايل به جدايش و شكست مرز دانه اي افزايش م ييابد.
كرنش سختي يا كارسختي يكي ديگر از روشهاي استحكام دهي در فلـزات مـيباشـد و بيـشتر بـراياستحكام دهي فلزات و آلياژهايي بکار ميرود که با عمليات حرارتـي سـخت نمـيشـون د. تغييـر شـکلپلاستيک تعداد نابجاييها را زياد ميکند در نتيجه برخورد آنها بيشتر ميشود و اين خود باعـث ايجـادجاگ هاي متعدد روي نابجاي يها و متوقف يا کند شدن آنها م يشود. يک فلز آنيـل شـده تقريبـا شـامل۱۰۶ تا ۱۰۸ نابجايي بر سانتي متر مربع ميباشد در حاليكه چگالي نابجايي يك فلز كار سخت شـده درحدود ۱۰۱۴ نابجايي بر سانتي متر مربع است.
مخلوط همگن دو يا چند نوع اتم در حالت جامد را محلول جامد مينامند اضـافه کـردن اتمهـاي حـلشونده در شبکه اتمهاي حلال، يا تشکيل محلول جامد، باعث افزايش استحکام آلياژ ميگردد. هنگـاميکه اتمهاي فلزي ديگر در زمينه فلز اوليه حل ميشوند ممکن است در هر يک از دو مکان جانـشين بـابين نشين قرار بگيرند. هنگامي که اتم حل شونده در جاي اتمهـاي حـلال قـرار گيـرد محلـول جامـدجانشيني خواهد بود و هنگامي که اتم حلال در فضاهاي خالي بين اتمهاي حلال قـرار بگيـرد محلـولجامد بين نشيني نام دارد. در عمل وقتي اتمهاي حل شونده به اندازه اتمهاي حلال باشد محلول جامدجانشيني و چنانچه بسيار کوچک تر باشد محلول جامد بين نشيني ايجاد خواهد شد.
استحکام يک زمينه نرم را م يتوان با ايجاد يا افزودن ذرات ريز افزايش داد. در اين شرايط امکان بوجودآمدن دو حالت وجود دارد، اگر ذرات ريز مورد استفاده براي افزايش استحکام در دماهاي بالا در زمينـهقابل حل باشند به اين مکانيزم رسوب سختي يا پير سختي١ ميگوييم و چنانچه ذرات در دماي بالا درآلياژ غير قابل حل باشند به آن پراکنده سختي٢ م يگوييم.

۱۱-) هدف                                                                                ۴

۲-۱) پيشينه تحقيق                                                                      ۵

۳-۱) روش كار و تحقيق                                                                ۷

فصل دوم: مس و خواص      

 مس و آلياژهاي آن يکي از مهمترين گرو ههاي فلـزات تجـاري بـه حـساب مـيآينـ د. بطـور يکـه تنهـافولاد/آهن و آلومينيوم بيشتر از مس توليد و مصرف مـيشـون د۱[ ]. معـادن اصـلي مـس در كـشورهاي شيلي، آمريكا، اندونزي، استراليا، پرو، لهستان، قزاقستان، زامبيا و مكزيك م يباشد [۲]. به علـت خـواصالکتريکي عالي و هدايت گرمايي بسيار خوب آلياژهاي مس استفاده از آنها بصورت گسترده وجـود دارد.
همچنين به دليل مقاومت به خوردگي خوب و آسـاني شـکل دهـي و همچنـين مقاومـت بـه خـستگيمناسب مورد استفاده قرار مـيگيرنـ د۳[ ]. آلياژهـاي جديـدتر مـس داراي خـواص مختلـف و متنـوعي م يباشند از جمله آلياژهاي حافظه دار مانندCu-Zn-Al-Ni ، آلياژهاي ضربه گير مانند Cu-Al-Ni و يـاآلياژCu-Cr-Zr با استحكام بالا م يباشد۲[ ]. همچنين آلياژهايي كه توسط پراكنـده سـختي اسـتحكامبيشتري نسبت به مس دارند در سالهاي اخير بيشتر توليد و استفاده قرار گرفته اند كه عمدتا بـه دليـلسختي، مقاومت به خزش خوب و استحكام تسليم بالا م يباشد [۴].
عموما آلياژهاي مس غير مغناطيس بوده و به راحتي لحيم کاري م يشوند بسياري از آنها م يتواننـد بـاگازهاي مختلف ، قوس و روشهاي مقاومتي جوشکاري شوند. براي قطعات دکوري آلياژهـاي خـاص بـارنگهاي مشخص قابل استفاده م يباشند. آلياژهاي مس را م يتوان تقريبا به هر سطح از براقيت و بافـتسطحي مورد نياز رساند. م يتوان بر روي آنها ورق کـاري انجـام داد ،پوشـش بـا مـواد آلـي و رنگهـايشيميايي اعمال نمود [۱].
مس خالص بصورت وسيعي جهت کابلها و سيمها ، کانتاکتهاي الکتريکي و قطعات مختلـف ديگـريکه نياز به عبور جريان الکتريکـي از آنهـا مـيباشـد بکـار مـيرود. مـس و برنجهـاي خـا ص، برنزهـا وکوپرنيکلها بصورت گسترده در رادياتور اتوموبيل، سيستمهاي گرمايش منزل، صـفحات جـذب انـرژيخورشيدي و کاربردهاي ديگري که احتياج به هدايت حرارتي سريع در امتداد فلز و يا ضخامت دارند بهکار ميرود. به علت قابليت بسيار خوب آنها در مقاومت به خوردگي؛ مـس، بـرن جهـا و بعـضي برنزهـا وکوپرنيکلها جهت لوله، شيرها و کيپ کنند هها ( در سيـستمهايي کـه آب آشـاميدن ي جـاري و منتقـلم يشود) استفاده ميشوند [۵].
مس داراي شبکهFCC ميباشد و چگالي آن برابر است با 3g/cm۶۹/۸. هدايت الکتريکـي مـس انـدکيکمتر از نقره م يباشد اما هدايت حرارتي و الکتريکي آن نسبت بـه آلومينيـوم تقريبـا يـک و نـيم برابـرم يباشد[۶]. در حقيقت مس بيش از ساير مقاصد به همين دليل مورد استفاده قرار م يگيرد. آلياژ کردن به مقدار زيادي هدايت الکتريکي و به نسبت کمتر هدايت حرارتي را کاهش م يدهـ د. بـه همـين دليـلهنگامي که هدايت بالايي مورد نياز است م سها و آلياژهاي با مس بـالا بـر سـاير آلياژهـايي کـه دارايمقداري از مواد آلياژي هستند ترجيح داده م يشوند. ميزان کاهش هدايت بـه خـواص هـدايتي و ديگـرخواص ماده افزودني بستگي ندارد بلکه به تاثير آن بر روي شبکه مس بستگي دارد.
در تمام خانواده هاي آلياژهاي مس، آلياژهاي نوردي با ترکيب مشخص مشابه خود را بصورت ريختهگري نيز دارا م يباشند که طراح را قادر م يسازد انتخاب اوليه اي از آلياژ قبل از تصميم گيري جهـت پروسـهتوليد داشته باشد. بسياري از آلياژهاي نوردي در شرايط مختلف کار سرد موجود مي باشند، که استحکام و خستگي اين آلياژها در دماي محيط بستگي به کار سرد و مقدار آلياژي بـودن آنهـا دارد. کاربردهـايآلياژهاي نوردي کار سرد شده شامل فنرها، بستها، ابزارها، دند ههاي کوچک، کانتکت ها و غيره مي باشد. اغلب قطعاتي مانند شيرها توسط فورج گرم اين آلياژها ساخته م يشوند و دليل اين امر آنست که فرآيند ديگري برا ي ساخت اين چنين قطعات و بدست آوردن شکل و خواص مورد نظر از نظر اقتصادي وجـودندارد [۷]. آلياژهاي مس که از حدود ۱ تا ۶ درصد سرب دارند در گروه مس هاي خوش تراش جاي دارند و به طور وسيعي جهت ساخت قطعاتي که با تراش ساخته م يشوند مورد استفاده قرار م يگيرند.
غير از استحکام، مقاومت به خستگي و تواناييهاي ديگر دلايل اصلي انتخاب مس و آلياژهـاي آن جهـتاستفاده موارد زير م يباشند.
– هدايت الکتريکي

۲-۱- مس و آلياژهاي آن                                                               10

۱-۱-۲- هدايت الکتريکي                                                               10

۱-۱-۱-۲- مقياس هدايت الکتريکي                                                   ۲۱

۲-۱-۱-۲- تاثير دما                                                                    ۲۱

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

۴-۱-۱-۲- تاثير ترکيب                                                                ۴۱

۵-۱-۱-۲- اثر آلياژ کردن                                                              ۴۱

۲-۱-۲- هدايت حرارتي                                                                ۵۱

۳-۱-۲- مقاومت به خوردگي                                                          ۶۱

۴-۱-۲- کارپذيري                                                                      ۸۱

۵-۱-۲-                                                                   ۹۱

۶-۱-۲- لحيم کاري                                                                     ۹۱

۲-۱-۷- قابليت لحيم کاري سخت                                                      ۹۱

 نتيجه گيري       ۱۷

پيشنهادات           ۲۷

پيوست ها           ۳۷

منابع و ماخذ       ۵۷

فهرست منابع فارسي     ۶۷

فهرست منابع لاتين ۶۷

سايت هاي اطلاع رساني    80

چكيده انگليسي                                                       81

فهرست جدو لها

٢-١: ميزان مصرف مس و آلياژهاي آن به واسطه كاربردهاي مختلف

٢-٢: هدايت الکتريکي فلزات و آلياژهاي مختلف

٣-٢ : محدوديت حلاليت عناصر در مس و اثر آنها بر مقاومت الکتريکي

٢-٤: هدايت حرارتي فلزات و آلياژهاي مختلف

٢-٥: روش هاي شكل دادن و كاربردهاي اصلي آلياژهاي مس

٢-٦: رتبه بندي تعدادي از آلياژهاي مس در تست غوطهوري لحيم

٤-١: ميزان حلاليت عناصر و اختلاف قطر اتمي آنها با مس

٤-٢: خواص مکانيکي برنج کارتريج Cu-30Zn و Cu-40Zn

٤-٣: خواص مکانيکي آلياژهاي CuZn و CuZnSn

٤-٤: تاثير عمليات حرارتي بر خواص مکانيکي دو آلياژ مس-آلومينيوم با درصدآلومينيوم متفاوت

٤-٥: تاثير عمليات حرارتي بر بعضي خواص مکانيکي آلياژ Cu-9.8Al

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

فهرست نمودارها

۲-۱: اثر عناصر آلياژي بر روي هدايت مس بدون اکسيژن                               ٢١

۲-۲: رابطه بين استحكام و هدايت الكتريكي در مس و آلياژهاي آن                      ٤١

۲-۳: رتب هبندي قابليت ماشينكاري آلياژهاي مس، آلومينيوم (آلياژ ۲۰۱۱) و فولاد            ٢٠

۳-۱: منحني تنش كرنش يك فلز خالص در اثر چند بار اعمال بار و باربرداري         ٤٢

۳-۴: شماتيك تغييرات خواص فلز در اثر سه پديده بازيابي، تبلور مجدد و رشد دانه    ٧٣

۴-۱: نمودار فاز دياگرام مس- اکسيژن                                                      ١٤

۴-۲: مقايسه اثر کار سرد (دماي محيط) و متعاقب آن آنيل بر روي خواص                     ٤٢

۴-۶: تاثير نورد سرد بر روي استحکام کششي و ازدياد طول مس و برنجهاي تک فاز      ٤٦

۴-۷: منحني تنش کرنش مهندسي براي مس خالص و آلياژ Cu-30Zn

۴-۸: تغييرات استحکام کششي و داکتيليته با افزايش ميزان روي در مس

۴-۹: دياگرام مس-روي که در آن فاز β در دماي محيط پايدار است

۴-۱۱: تاثير سرعت سرد كردن از دماي °C۵۰۰ بر روي سختي فاز برنج β در دماي 25                     ٥١

فهرست نمودارها

۴-۵۱: نمودار فازي مس-قلع

۴-۸۱: مقايسه اثر آلومينيوم، قلع و روي بر روي استحکام دهي محلول جامد مس    ٥٨

۴-۹۱: دياگرام فازي مس-آلومينيوم                                                       ٥٩

۴-۰۲: منطقه غني از مس در دياگرام فازي مس-آلومينيوم                             ٦٠

۴-۲۲: تاثير دماي کونچ بر روي سختي آلياژ Cu-10.2Al     h                           ٦٢

۴-۴۲: دياگرام فازي مس-بريليوم                                                          ٦٥

۴-۵۲: دياگرام فازي مس-بريليوم. منطقه غني از مس                                   ٦٥

۴-۶۲: تاثير ميزان بريليوم، دماي پيرسازي و زمان پيرسازي بر رسوب سختي                  ٦٦

۴-۸۲: تاثير كار سرد بر روي رفتار پيرسازي آلياژ مس-بريليوم                       ٦٨

۴-۹۲: دياگرام تعادلي مس-كروم                                                          ٦٩

فهرست شكل ها

۴-۲ اتمهاي بين نشين و جانشين در زمينه                                                ۲۸

۳-۵: حالتهاي هم سيما، نيمه هم سيما و نا هم سيما رسوب نسبت به زمينه            ٣٠

۳-۶: برخورد و عبور نابجايي ها از ميان رسوبات                                       ٣٥

۴-۰۱: شماتيك منظم شدن احتمالي و تشکيل دو منطقه جدا از هم                     ٥٠

۴-۲۱: ريز ساختار آلياژCu-40Zn             ا                                            ٥١

۴-۱۳: نمونه Cu-40Zn سرد شده در هوا                                                 ٥٢

۴-۶۱: ساختار ريختگي آلياژ Cu-10Sn که در دماي C°۵۳۰ آنيل و سپس کونچ                          ٥٥

۴-۷۱: ساختار ريختگي آلياژ Cu-10Sn-يوتکتوئيد متشكل از α وδ       ا              ٥٧

۴-۱۲: ساختار آلياژ Cu-11.8Al كه در دماي C°۸۰۰ به مدت دو ساعت همگن                            ١٦

۴-۳۲: ساختار آلياژCu-10.2Al كه از دماي °C۷۵۰ کونچ گرديده است               ٦٢

۴-۷۲: ساختار آلياژ Cu-2Be                       ا                                        ٦٧

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