تحقیق و پروژه بررسی تاثیر تیتانیم و کربن بر ریز ساختار و خواص سایشی کامپوزیت Fe - TiC

·         توضیحات:

پایان نامه کارشناسی رشته مهندسی مواد (متالورژی صنعتی) با موضوع بررسی تاثیر تیتانیم و کربن بر ریز ساختار و خواص سایشی کامپوزیت Fe - TiC، در قالب فایل word و در حجم 107صفحه.

 

بخشی از متن:

تئوری سایش چسبنده از سال 1959 توسط Archard و برخی محققین برای تشریح مکانیزم سایش شدید فلزات توسعه یافته است. این تئوری بر اساس اتصال چسبنده سطح در مقیاس کوچک استوار است. با اعمال نیروهای عمودی، تنش های ایجادی در نوک برآمدگی های سطح افزایش یافته تا به حد تسلیم برسد و تغییر شکل پلاستیک رخ دهد و سطح واقعی تماس با ادامه اعمال نیرو بیشتر می شود تا بتواند تنشهای اعمالی را تحمل کند. فیلم های اکسیدی سطحی، چسبندگی را شدیدا کاهش می دهند و ازطرفی نیروهای مماسی می توانند سب حذف این فیلم ها شده و جوش سرد در محل اتصال ایجاد کند. با ادامه لغزش در ماده نرم یا فصل مشترک نرم و سخت، شکست اتفاق می افتد و یک تکه از فلز نرم به سطح سخت می چسبد یا اینکه شکست در فصل مشترک ایجاد ذره سایشی در سطح نرم می کند که در نهایت، سایش ( تلفات سطوح ) را در پی دارد. نرخ سایش چسبنده به عوامل مختلفی مثل شرایط محیطی، نیروی اعمالی، سرعت، شرایط عملی و خواص فیزیکی سطوح بستگی دارد.

 

فهرست مطالب:

فصل اول: مقدمه

فصل دوم : مروری بر منابع

1-2- عوامل موثر بر خواص کامپوزیتها

2-2- تقسیم بندی کامپوزیتها 

3-2- تریبولوژی و تریبوسیستم 

1-3-2- تعریف سایش و عوامل اثر گذار روی آن

 10 2-3-2- انواع مکانیزم های سایش 

1-2-3-2- سایش چسبان 

2-2-3-2- سایش خراشان 

3-2-3-2- سایش خستگی 

2 -32-3-- سایش اکسایش 

3-3-2- پارامتر سایش 

4-3-2- رابطه بین مقاومت به سایش و سختی 

5 -3-2- منحنی سایش 

4-2- کامپوزیت فروتیک 

1-4-2- انواع کامپوزیت های فروتیک 

1-1-4-2- کامپوزیت هایی که با کوئینچ سخت می شوند 

2-1-4-2- کامپوزیت هایی که با پیر سختی سخت می شوند 

روشهای ساخت فروتیک 

ساخت کامپوزیت به صورت غیر همزمان 

الف) پراکنده کردن ذرات فاز دوم 

ب) روش پاششی 

ج) تزریق مذاب فلزی 

2-2-4-2- ساخت فروتیک به صورت همزمان ( insitu) 20

الف) سنتز خود احتراقی (SHS) 

ب) XD 

ج) دمش گاز واکنش دهنده

د) اکسایش مستقیم فلز( DIMOX) 

ه) primex 

و) واکنش حین تزریق 

ز) واکنش شیمیایی در داخل مذاب 

ح) روش آلیاژسازی مکانیکی 

ط) متالورژی پودر 

ی) احیای کربوترمال 

ک) احیای ترمیت 

ل) روش سطحی 

3-4-2- خواص کامپوزیت های فروتیک 

1-3-4-2- سختی 

2-3-4-2- استحکام 

3-3-4-2- مدول الاستیکی 

4-3-4-2- مقاومت به سایش 

پارامترهای موثر روی سایش 

الف) کسر حجمی کاربید تیتانیم 

ب) اندازه ذرات و شکل آنها 

ج) نوع زمینه 

د) کاربید های ریخته گری 

ه) عملیات حرارتی و سرعت سرد کردن زمینه 

و) نیرو در دستگاه pin on Disk 

ز) عیوب در قطعات 

ح) اثر ذوب مجدد 

5-3-4-2- ماشین کاری 

6-3-4-2- عملیات حرارتی 

7-3-4-2- جذب ارتعاش 

8-3-4-2- دانسیته 

-3-4-2- فرسایش 

فصل سوم : مطالعه موردی

1 -3- روش تحقیق 

1-1-3 - مواد اولیه 

2-1-3- عملیات ذوب و ریخته گری 

3-1-3- آماده سازی نمونه ها 

4-1-3- آنالیز نمونه ها 

5-1-3- متالوگرافی 

6-1-3- آزمایش سختی 

7-1-3- تست سایش 

2-3-بیان نتایج

1-2-3- ریزساختار نمونه های حاوی مقادیر مختلف کربن با تیتانیم ثابت 

2-2-3- ریزساختار نمونه های حاوی مقادیر مختلف تیتانیم با کربن ثابت 

3-2-3- تاثیر درصد کربن بر خواص نمونه ها 

4-2-3- تاثیر درصد تیتانیم بر خواص نمونه ها 

5-2-3- نتایج پراش اشعه ایکس 

6-2-3- تاثیر درصد کربن بر خواص سایشی نمونه ها 

7-2-3- تاثیر درصد تیتانیم بر خواص سایشی نمونه ها 

3-3- بحث نتایج

1-3-3- بررسی تشکیل فاز کاربید تیتانیم 

2-3-3- مطالعه مسیر انجماد در کامپوزیت Fe-TiC 

3-3-3- تاثیر درصد کربن بر ریزساختار کامپوزیت فروتیک 

4-3-3- تاثیر درصد تیتانیم بر ریزساختار نمونه ها 

5-3-3- تاثیر درصد کربن بر چگالی کامپوزیت Fe-TiC 

6-3-3- تاثیر مقدار کربن بر سختی کامپوزیت Fe-TiC 

7-3-3- تاثیر مقدار کربن بر خواص سایشی کامپوزیت Fe-TiC 

8 -3-3- تاثیر مقدار تیتانیم بر چگالی نمونه ها 

9-3-3- تاثیر مقدار تیتانیم بر سختی کامپوزیت  Fe-TiC

10-3- 3-تاثیر مقدار تیتانیم بر خواص سایشی کامپوزیت 

11-3-3- بررسی سطوح سایش 

فصل چهارم : نتیجه گیری و پیشنهادها

1-4 نتیجه گیری 

2-4پیشنهادها 

منابع و مراجع 

فهرست اشکال:

فصل اول :مقدمه

شکل (1-1) برخی کاربردهای فروتیک 

فصل دوم : مروری بر منابع

شکل (1-2) دسته بندی کامپوزیتها 

شکل (2-2) خراش در وضعیتهای مختلف

شکل (3-2) رابطه بین سختی و مقاومت به خراش

شکل (4-2) خواص کامپوزیت فروتیک

شکل (5-2) دسته بندی روشهای ساخت کامپوزیت فروتیک

شکل (6-2) نحوه توزیع ذرات TiC در روش SHS 

شکل (7-2) افزایش دما در SHS 

شکل (8-2) تغییرات دمایی احتراق بر حسب زمان در SHS 

شکل (9-2) اثر دمای پیش گرم روی سرعت و گرمای واکنش در SHS

شکل (10-2) تغییرات دما بر حسب زمان به ازای مقادیر مختلف Al 

شکل (11-2) اثر درصد Fe روی دمای احتراق در روش SHS 

شکل (12-2) شماتیک تولید فروتیک به روش دمش 

شکل( 13-2) پروفیل نفوذی Ti و C در روش Insitu 

شکل (14-2) اثر درصد Ti روی اندازه TiC 

شکل(15-2) شماتیک روش In mold و رسم تغییرات دمایی آن 

شکل (16-2) آسیاب ماهواره ای 

شکل (17-2) تاثیر عملیات حرارتی رو ی دما و سرعت واکنش SHS 

شکل(18-2) شماتیکی از فرآیند و مراحل میانی و تکمیلی آن  

شکل(19-2) مقایسه کاهش سختی بر اثر دما در سه ماده مختلف 

شکل(20-2) تصویر میکروسکوپ نوری مقطع اچ نشده دو نمونه 

شکل (21-2) تصویر میکروسکوپ نوری دو نمونه دیگر 

شکل(22-2) تغییرات اندازه متوسط و تعداد ذرات TiC بر اثر سرعت سرد کردن 

فصل سوم : مطالعه موردی

شکل (1-3) مراحل عملی تهیه نمونه ها و انجام آزمایشها 

شکل (2-3) تصویر شماتیک نمونه های ریخته گری شده 

شکل (3-3) تصویر شماتیک از دستگاه سایش پین و دیسک 

شکل (4-3) تصاویر میکروسکوپ نوری از نمونه ها در حالت اچ نشده (تیتانیم ثابت) 

شکل (5-3) تصاویر میکروسکوپ نوری از نمونه ها در حالت اچ شده (تیتانیم ثابت) 

شکل (6-3) تصاویر میکروسکوپ نوری از نمونه ها در حالت اچ نشده (کربن ثابت) 

شکل (7-3) تصاویر میکروسکوپ نوری از نمونه ها در حالت اچ شده (کربن ثابت) 

شکل (8-3) الگوی پراش اشعه ایکس در نمونه های با کربن مختلف 

شکل (9-3) الگوی پراش اشعه ایکس در نمونه های با مقادیر مختلف تیتانیم 

شکل (10-3) تصویر میکروسکوپ الکترونی از ریزساختار نمونه C 5/3-Ti 10-Fe 62

شکل (11-3) الگوی پراش اشعه ایکس از نمونه C 5/3-Ti 10-Fe 

شکل (12-3) تصویر میکروسکوپ نوری از نمونه C 5/3-Ti 10-Fe در حالت اچ شده 

شکل (13-3) گوشه غنی از آهن دیاگرام سه تایی Fe-Ti-C 

شکل (14-3) تصویر میکروسکوپ الکترونی از نمونه C 5/3-Ti 10-Fe در حالت اچ نشده 

شکل (15-3) ریزساختار نمونه ها در حالت اچ شده (تیتانیم ثابت) 

شکل (16-3) تغییرات میانگین اندازه ذرات با مقادیر مختلف کربن 

شکل (17-3) تاثیر درصد وزنی کربن بر روی چگالی ذرات در واحد سطح 

شکل (18-3) تاثیر درصد وزنی کربن بر روی درصد کسر حجمی کاربید تیتانیم 

شکل (19-3) تصویر میکروسکوپ الکترونی از نمونه C 5/2-Ti 4-Fe 74

شکل (20-3) ریزساختار نمونه ها در حالت اچ شده (کربن ثابت) 

شکل (21-3) تغییرات میانگین اندازه ذرات در اثر تغییر درصد وزنی تیتانیم 

شکل (22-3) تاثیر درصد وزنی تیتانیم بر روی چگالی ذرات در واحد سطح 

شکل (23-3) تاثیر درصد تیتانیم بر روی درصد کسر حجمی کاربید رسوب کرده 

شکل (24-3) تاثیر درصد وزنی کربن بر روی چگالی کامپوزیت فروتیک 

شکل (25-3) تاثیر مقدار کربن بر سختی کامپوزیت (تیتانیم ثابت) 

شکل (26-3) نمودار تغییرات کاهش وزن بر حسب مسافت لغزش (تیتانیم ثابت ) 

شکل (27-3) تاثیر مقدار تیتانیم بر چگالی کامپوزیت 

شکل (28-3) تاثیر مقدار تیتانیم بر سختی کامپوزیت 

شکل (29-3) تغییرات کاهش وزن نمونه ها بر حسب مسافت لغزش (کربن ثابت) 

شکل (30-3) تاثیر سختی به کاهش وزن کامپوزیت 

شکل (31-3) تاثیر درصد حجمی کاربید تیتانیم به کاهش وزن کامپوزیت

شکل (32-3) تغییرات کاهش وزن دیسک بر حسب مسافت لغزش

شکل (33-3) تصویر میکروسکوپ الکترونی از سطح سایش نمونه C 5/3-Ti 10-Fe 

شکل (34-3) تصویر میکروسکوپ الکترونی از سطح مقطع عمود بر سطح سایش 88

شکل (35-3) تصویر میکروسکوپ الکترونی از سطح سایش نمونه C 5/3-Ti 10-Fe 89

شکل (36-3) عیوب زیر سطحی در نمونه C 5/3-Ti 10-Fe پس از سایش 

فهرست جداول:

«شماره جدول» « صفحه»

جدول (1-1) برخی کامپوزیتهای زمینه فلزی با استحکام دهنده غیر فلزی 

جدول (2-1) ترکیب خواص کامپوزیت فروتیک در مقایسه با فولاد و WC-Co 

جدول(1-2) فرآیندهای سنتز تقویت کننده به روش درجا

جدول(2-2) تقسیم بندی واکنشهای SHS برای سیستمهای دوجزیی 

جدول(3-2) مقایسه مقاومت سایشی فروتیک با چدن سفید 

جدول(1-3) ترکیب شیمیایی مواد اولیه مصرف شده 

جدول (2-3) ترکیب شیمیایی نمونه های ریخته گری شده 

جدول (3-3) تاثیر درصد کربن بر خواص نمونه ها 

جدول (4-3) تاثیر درصد تیتانیم بر خواص کامپوزیت 

جدول (5-3) تاثیر درصد کربن بر خواص سایشی نمونه ها و دیسک فولادی 

جدول (6-3) تاثیر درصد تیتانیم بر خواص سایشی نمونه ها و دیسک فولادی