دانلود پروژه: رفتار خزشی کامپوزیت زمینه آلومینیوم تقویت شده با نانو ذرات نیتراید آلومینیوم

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                      صفحه

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

عنوان                                                                                                                      صفحه

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

 

عنوان                                                                                                                      صفحه

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

عنوان                                                                                                                      صفحه

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

عنوان                                                                                                                      صفحه

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

عنوان                                                                                                                      صفحه

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

عنوان                                                                                                                      صفحه

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

عنوان                                                                                                                      صفحه

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

عنوان                                                                                                                      صفحه

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