خانه » پروژه » شیمی و زیست شناسی » بررسی تاثیر تیتانیم و کربن بر ریزساختار و خواص سایشی کامپوزیت Fe – TiC پروژه کارشناسی علم مواد و متال
بررسی تاثیر تیتانیم و کربن بر ریزساختار و خواص سایشی کامپوزیت Fe – TiC پروژه کارشناسی علم مواد و متال

بررسی تاثیر تیتانیم و کربن بر ریزساختار و خواص سایشی کامپوزیت Fe – TiC پروژه کارشناسی علم مواد و متال

فهرست مطالب
 فصل اول :  مقدمه
مقدمه            ۱
فصل دوم : مروری بر منابع
۱-۲- عوامل مؤثر بر خواص کامپوزیتها     ۶
۲-۲- تقسیم بندی کامپوزیتها             ۷
۳-۲- تریبولوژی و تریبوسیستم          ۹
۱-۳-۲- تعریف سایش و عوامل اثر گذار روی آن                 ۱۰
۲-۳-۲- انواع مکانیزم های سایش     ۱۰
۱-۲-۳-۲- سایش چسبان ۱۰
۲-۲-۳-۲- سایش خراشان۱۱
۳-۲-۳-۲- سایش خستگی۱۲
۴-۲-۳-۲- سایش ورقه ای۱۲
۵ -۲-۳-۲- سایش اکسایش      ۱۲
۳-۳-۲- پارامتر سایش     ۱۳
۴-۳-۲- رابطه بین مقاومت به سایش و سختی                ۱۳
۵ -۳-۲- منحنی سایش       ۱۴
۴-۲- کامپوزیت فروتیک                ۱۴
۱-۴-۲- انواع کامپوزیت های فروتیک ۱۵
۱-۱-۴-۲- کامپوزیت هایی که با کوئینچ سخت می شوند     ۱۵
۲-۱-۴-۲- کامپوزیت هایی که با پیر سختی سخت می شوند   ۱۶
۲-۴-۲- روشهای ساخت فروتیک               ۱۷
۱-۲-۴-۲- ساخت کامپوزیت به صورت غیر همزمان               ۱۸
الف) پراکنده کردن ذرات فاز دوم   ۱۸
ب) روش پاششی  ۱۹
ج) تزریق مذاب فلزی              ۱۹
۲-۲-۴-۲- ساخت فروتیک به صورت همزمان (  insitu)          ۲۰
الف) سنتز خود احتراقی (SHS)     ۲۰
ب)       XD      ۲۶
ج) دمش گاز واکنش دهنده  ۲۶
د) اکسایش مستقیم فلز( DIMOX)  ۲۷
ه) primex        ۲۸
و) واکنش حین تزریق            ۲۸
ز) واکنش شیمیایی در داخل مذاب ۲۸
ح) روش آلیاژسازی مکانیکی    ۳۱
ط) متالورژی پودر۳۴
ی) احیای کربوترمال              ۳۵
ک) احیای ترمیت  ۳۵
ل) روش سطحی   ۳۵
۳-۴-۲- خواص کامپوزیت های فروتیک    ۳۶
۱-۳-۴-۲- سختی۳۶
۲-۳-۴-۲- استحکام               ۳۷
۳-۳-۴-۲- مدول الاستیکی    ۳۷
۴-۳-۴-۲- مقاومت به سایش    ۳۷
پارامترهای موثر روی سایش              ۳۸
الف) کسر حجمی کاربید تیتانیم      ۳۸
ب) اندازه ذرات و شکل آنها       ۳۸
ج) نوع زمینه         ۳۹
د) کاربید های ریخته گری         ۴۰
ه) عملیات حرارتی و سرعت سرد کردن زمینه         ۴۰
و) نیرو در دستگاه pin on Disk     ۴۰
ز) عیوب در قطعات                ۴۱
ح) اثر ذوب مجدد      ۴۱
۵-۳-۴-۲- ماشین کاری    ۴۱
۶-۳-۴-۲- عملیات حرارتی                 ۴۱
۷-۳-۴-۲- جذب ارتعاش ۴۱
۸-۳-۴-۲- دانسیته            ۴۲
۹-۳-۴-۲- فرسایش          ۴۲
فصل سوم : مطالعه موردی
۱ -۳- روش تحقیق ۴۳
۱-۱-۳ – مواد اولیه      ۴۴
۲-۱-۳- عملیات ذوب و ریخته‌گری                 ۴۵
۳-۱-۳- آماده سازی نمونه‌ها            ۴۵
۴-۱-۳- آنالیز نمونه‌ها    ۴۶
۵-۱-۳- متالوگرافی       ۴۷
۶-۱-۳- آزمایش سختی  ۴۷
۷-۱-۳- تست سایش       ۴۸
۲-۳-بیان نتایج
۱-۲-۳- ریزساختار نمونه‌های حاوی مقادیر مختلف کربن با تیتانیم ثابت           ۴۹
۲-۲-۳- ریزساختار نمونه‌های حاوی مقادیر مختلف تیتانیم با کربن ثابت           ۵۲
۳-۲-۳- تاثیر درصد کربن بر خواص نمونه‌ها       ۵۵
۴-۲-۳- تاثیر درصد تیتانیم بر خواص نمونه‌ها      ۵۵
۵-۲-۳- نتایج پراش اشعه ایکس            ۵۶
۶-۲-۳- تأثیر درصد کربن بر خواص سایشی نمونه‌ها    ۵۹
۷-۲-۳- تأثیر درصد تیتانیم بر خواص سایشی نمونه‌ها   ۶۰
۳-۳- بحث نتایج
۱-۳-۳- بررسی تشکیل فاز کاربید تیتانیم۶۱
۲-۳-۳- مطالعه مسیر انجماد در کامپوزیت Fe-TiC 65
۳-۳-۳-  تأثیر درصد کربن بر ریزساختار کامپوزیت فروتیک۶۶
۴-۳-۳-  تأثیر درصد تیتانیم بر ریزساختار نمونه‌ها۷۳
۵-۳-۳- تأثیر درصد کربن بر چگالی کامپوزیت Fe-TiC 78
۶-۳-۳- تأثیر مقدار کربن بر سختی کامپوزیت Fe-TiC 78
۷-۳-۳- تأثیر مقدار کربن بر خواص سایشی کامپوزیت Fe-TiC 79
۸ -۳-۳- تأثیر مقدار تیتانیم بر چگالی نمونه‌ها ۸۰
۹-۳-۳- تأثیر مقدار تیتانیم بر سختی کامپوزیت Fe-TiC 81
۱۰-۳- ۳-تاثیر مقدار تیتانیم بر خواص سایشی کامپوزیت  ۸۲
۱۱-۳-۳- بررسی سطوح سایش۸۶
فصل چهارم : نتیجه گیری و پیشنهادها
۱-۴ نتیجه گیری         ۹۲
۲-۴پیشنهادها            ۹۴
منابع و مراجع    ۹۵
فهرست اشکال
« شماره شکل»    « صفحه»
فصل اول :مقدمه
شکل  (۱-۱)        برخی کاربردهای فروتیک     ۴
فصل دوم : مروری بر منابع
شکل (۱-۲)دسته بندی کامپوزیتها      ۸
شکل (۲-۲)خراش در وضعیتهای مختلف    ۱۱
شکل (۳-۲)رابطه بین سختی و مقاومت به خراش          ۱۳
شکل (۴-۲)خواص کامپوزیت فروتیک      ۱۵
شکل (۵-۲)دسته بندی روشهای ساخت کامپوزیت فروتیک               ۱۷
شکل (۶-۲)نحوه توزیع ذرات TiC در روش SHS      ۲۱
شکل (۷-۲)افزایش دما در SHS      ۲۱
شکل (۸-۲)تغییرات دمایی احتراق بر حسب زمان در SHS               ۲۲
شکل (۹-۲)اثر دمای پیش گرم روی سرعت و گرمای واکنش در       SHS24
شکل (۱۰-۲)تغییرات دما بر حسب زمان به ازای مقادیر مختلف Al       ۲۵
شکل (۱۱-۲)اثر درصد Fe  روی دمای احتراق در روش SHS       ۲۵
شکل (۱۲-۲)       شماتیک تولید فروتیک به روش دمش                ۲۷
شکل( ۱۳-۲)        پروفیل نفوذی Ti و C  در روش Insitu           ۲۹
شکل (۱۴-۲)       اثر درصد Ti  روی اندازه TiC       ۳۰
شکل(۱۵-۲)        شماتیک روش In mold    و رسم تغییرات دمایی آن            ۳۱
شکل (۱۶-۲)      آسیاب ماهواره ای۳۲
شکل (۱۷-۲)      تاثیر عملیات حرارتی رو ی دما و سرعت واکنش SHS            ۳۳
شکل(۱۸-۲)       شماتیکی از فرآیند و مراحل میانی و تکمیلی آن   ۳۴
شکل(۱۹-۲)        مقایسه کاهش سختی بر اثر دما در سه ماده مختلف۳۶
شکل(۲۰-۲)        تصویر میکروسکوپ نوری مقطع اچ نشده دو نمونه۳۸
شکل (۲۱-۲)        تصویر میکروسکوپ نوری دو نمونه دیگر             ۳۹
شکل(۲۲-۲)         تغییرات اندازه متوسط و تعداد ذرات   TiC  بر اثر سرعت سرد کردن              ۴۰
فصل سوم : مطالعه موردی
شکل (۱-۳)مراحل عملی تهیه نمونه‌ها و انجام آزمایشها۴۴
شکل (۲-۳)تصویر شماتیک نمونه‌های ریخته‌گری شده۴۶
شکل (۳-۳)تصویر شماتیک از دستگاه سایش پین و دیسک۴۸
شکل (۴-۳) تصاویر میکروسکوپ نوری از نمونه‌ها در حالت اچ نشده (تیتانیم ثابت)۵۰
شکل (۵-۳) تصاویر میکروسکوپ نوری از نمونه‌ها در حالت اچ شده (تیتانیم ثابت)۵۱
شکل (۶-۳) تصاویر میکروسکوپ نوری از نمونه‌ها در حالت اچ نشده (کربن ثابت)۵۳
شکل (۷-۳) تصاویر میکروسکوپ نوری از نمونه‌ها در حالت اچ شده (کربن ثابت)۵۴
شکل (۸-۳)الگوی پراش اشعه ایکس در نمونه‌های با کربن مختلف۵۷
شکل (۹-۳)الگوی پراش اشعه ایکس در نمونه‌های با مقادیر مختلف تیتانیم۵۸
شکل (۱۰-۳)تصویر میکروسکوپ الکترونی از ریزساختار نمونه C 5/3-Ti 10-Fe62
شکل (۱۱-۳)الگوی پراش اشعه ایکس از نمونه C 5/3-Ti 10-Fe63
شکل (۱۲-۳)تصویر میکروسکوپ نوری از نمونه C 5/3-Ti 10-Fe در حالت اچ شده۶۳
شکل (۱۳-۳)گوشه‌ غنی از آهن دیاگرام سه‌تایی Fe-Ti-C 66
شکل (۱۴-۳)تصویر میکروسکوپ الکترونی از نمونه C 5/3-Ti 10-Fe در حالت اچ نشده۶۸
شکل (۱۵-۳)ریزساختار نمونه‌ها در حالت اچ شده (تیتانیم ثابت)۶۹
شکل (۱۶-۳)تغییرات میانگین اندازه ذرات با مقادیر مختلف کربن۷۰
شکل (۱۷-۳)تأثیر درصد وزنی کربن بر روی چگالی ذرات در واحد سطح۷۱
شکل (۱۸-۳)تأثیر درصد وزنی کربن بر روی درصد کسر حجمی کاربید تیتانیم۷۲
شکل (۱۹-۳)تصویر میکروسکوپ الکترونی از نمونه C 5/2-Ti 4-Fe 74
شکل (۲۰-۳)ریزساختار نمونه‌ها در حالت اچ شده (کربن ثابت)۷۵
شکل (۲۱-۳)تغییرات میانگین اندازه ذرات در اثر تغییر درصد وزنی تیتانیم۷۶
شکل (۲۲-۳)تأثیر درصد وزنی تیتانیم بر روی چگالی ذرات در واحد سطح۷۷
شکل (۲۳-۳)تأثیر درصد تیتانیم بر روی درصد کسر حجمی کاربید رسوب کرده۷۷
شکل (۲۴-۳)تأثیر درصد وزنی کربن بر روی چگالی کامپوزیت فروتیک۷۸
شکل (۲۵-۳)تأثیر مقدار کربن بر سختی کامپوزیت (تیتانیم ثابت)۷۹
شکل (۲۶-۳)نمودار تغییرات کاهش وزن بر حسب مسافت لغزش (تیتانیم ثابت )۸۰
شکل (۲۷-۳)تأثیر مقدار تیتانیم بر چگالی کامپوزیت۸۱
شکل (۲۸-۳)تأثیر مقدار تیتانیم بر سختی کامپوزیت۸۲
شکل (۲۹-۳)تغییرات کاهش وزن نمونه‌ها بر حسب مسافت لغزش (کربن ثابت)۸۳
شکل (۳۰-۳)تأثیر سختی به کاهش وزن کامپوزیت۸۵
شکل (۳۱-۳)تأثیر درصد حجمی کاربید تیتانیم به کاهش وزن کامپوزیت۸۵
شکل (۳۲-۳)تغییرات کاهش وزن دیسک بر حسب مسافت لغزش ۸۶
شکل (۳۳-۳)تصویر میکروسکوپ الکترونی از سطح سایش نمونه C 5/3-Ti 10-Fe88
شکل (۳۴-۳)تصویر میکروسکوپ الکترونی از سطح مقطع عمود بر سطح سایش۸۸
شکل (۳۵-۳)تصویر میکروسکوپ الکترونی از سطح سایش نمونه C 5/3-Ti 10-Fe89
شکل (۳۶-۳)عیوب زیر سطحی در نمونه C 5/3-Ti 10-Fe پس از سایش۹۰
فهرست جداول
«شماره جدول»    « صفحه»
جدول (۱-۱)برخی کامپوزیتهای زمینه فلزی با استحکام دهنده غیر فلزی   ۲
جدول (۲-۱)ترکیب خواص کامپوزیت فروتیک در مقایسه با فولاد و WC-Co              ۴
جدول(۱-۲) فرآیندهای سنتز تقویت کننده به روش درجا    ۹
جدول(۲-۲)  تقسیم بندی واکنشهای  SHS  برای سیستمهای دوجزیی     ۲۳
جدول(۳-۲)  مقایسه مقاومت سایشی فروتیک با چدن سفید   ۳۷
جدول(۱-۳)  ترکیب شیمیایی مواد اولیه مصرف شده          ۴۵
جدول (۲-۳)ترکیب شیمیایی نمونه‌های ریخته‌گری شده  ۴۶
جدول (۳-۳)تأثیر درصد کربن بر خواص نمونه‌ها              ۵۵
جدول (۴-۳)تأثیر درصد تیتانیم بر خواص کامپوزیت         ۵۶
جدول (۵-۳)تأثیر درصد کربن بر خواص سایشی نمونه‌ها و دیسک فولادی   ۵۹
جدول (۶-۳)تأثیر درصد تیتانیم بر خواص سایشی نمونه‌ها و دیسک فولادی  ۶۰
چکیده :
هدف اصلی در این پروژه بررسی تغییر درصد تیتانیم و کربن بر روی ریز ساختار و خواص سایشی مکانیکی کامپوزیت فروتیک( Fe/TiC ) است.
نتایج حاصله نشان داده است که با کنترل ترکیب شیمیایی، نوع عملیات حرارتی، اصلبح روش ساخت و سرعت انجمادی قطعه می توان ریز ساختار زمینه، نحوه توزیع ذرات سرامیکی (TiC) و میانگین اندازه ذرات ( TiC) و تعداد آنها در واحد سطح و شکل آنها و کسر حجمی آن و در نهایت چگالی کامپوزیت که منجر به خواص سایشی و مکانیکی متفاوت می گردد را کنترل نمود.
افزایش مقدار کربن و تیتانیم باعث افزایش مقدار کاربید تیتانیم، سختی، مقاومت به سایش و اندازه ذرات کاربیدی می شود در حالی که چگالی کامپوزیت کاهش می یابد.
مقدمه
کامپوزیت مخلوطی از دو یا چند جز با خواص متفاوت است که خواص مجموعه از مجموع
خواص ذرات یا اجزاء تشکیل شده برتر است. اجزای کامپوزیت از نظر شیمیایی، متفاوت و از نظر فیزیکی تفکیک پذیر است. فاز پیوسته را زمینه(matrix) و فاز توزیع شده را تقویت کننده(reinforcement ) گویند. ‌‌‍‌‌‌‌‌‍‍‍‌‌‌‍‍‍‍‌‍‌[۲]
در دنیای امروز نیاز صنعت به مواد مهندسی نو ضروری است. در این میان کامپوزیت های زمینه فلزی از جایگاه ویژه ای برخوردار هستند. کامپوزیتهای پایه فلزی از مخلوط و یا ترکیب ذرات سخت سرامیکی و حتی الیاف کربنی در زمینه فلزی با روشهای مختلف بدست می آیند. [۲] متداولترین تقویت کننده ها SiC ، TiC , TiB  , Al2O3 و … است. به طور مثال کامپوزیت
Al – SiC به جای آلیاژ آلومینیوم، سبب کاهش وزن و افزایش مدول الاستیسیته در پیستونهای دیزلی خواهد شد. [۳]
جدول (۱-۱) برخی از کامپوزیتهای زمینه فلزی با ذرات استحکام دهنده غیر فلزی را نشان می دهد.

برای خرید اطلاعات خود را وارد کنید
  • کلیه پرداخت های سایت از طریق درگاه بانک سامان انجام می گیرد.هر مرحله از خرید می توانید مشکل خود را با پشتیبان و فرم تماس با ما در جریان بگذارید در سریعترین زمان ممکن مشکل برطرف خواهد شد
  • پس از پرداخت وجه ، فایل محصول هم قابل دانلود می باشد و هم به ایمیل شما ارسال می گردد .
  • آدرس ایمیل را بدون www وارد نمایید و در صورت نداشتن ایمیل فایل به تلگرام شما ارسال خواهد شد .
  • در صورت داشتن هرگونه سوال و مشکل در پروسه خرید می توانید با پشتیبانی سایت تماس بگیرید.
  • پشتیبان سایت با شماره 09383646575 در هر لحظه همراه و پاسخگوی شماست
  • اشتراک گذاری مطلب

    راهنما

    » فراموش نکنید! بخش پشتیبانی مقاله آنلاین ، در همه ساعات همراه شماست

    اطلاعات ارتباطی ما پست الکترونیکی: Article.university@gmail.com

    تماس با پشتیبانی+ ایدی تلگرام 09383646575

    برای سفارشتان از سایت ما کمال تشکر را داریم.

    از اینکه ما را انتخاب نمودید متشکریم.

    معادله فوق را حل نمایید *

    تمام حقوق مادی , معنوی , مطالب و طرح قالب برای این سایت محفوظ است