دانلود رايگان

دانلود مقاله حالت تعادل براي يك آلياژ

فرمت:WORD

مقدمه :

اساسي ترين كاربرد ترموديناميك در متالوژي فيزيكي پيش بيني حالت تعادل براي يك آلياژ است .

در بررسي هاي مربوط به دگرگوني هاي فازي ما هميشه با تغيير سيستم به سمت تعادل روبه رو هستيم. بنابراين ترموديناميك به صورت يك ابزار بسيار سودمند مي تواند عمل كند. بايد توجه داشت كه ترموديناميك به تنهايي نمي تواند سرعت رسيدن به حالت تعادل را تعيين كند .

۱-تعادل :

يك فاز به عنوان بخشي از يك سيستم تعريف مي شود كه داراي خصوصيات و تركيب شيميايي يكنواخت و همگني بوده و از نظر فيزيكي از ديگر بخشهاي سيستم جداشدني است . اجزاي تشكيل دهنده يك سيستم خاص عناصر مختلف يا تركيب هاي شيميايي است كه سيستم را بوجود مي آورد و تركيب شيميايي يك فاز يا يك سيستم را مي توان با مشخص كردن مقدار نسبي هر جزء تشكيل دهنده تعيين كرد .

به طور كلي دليل رخداد يك دگرگوني اين است كه حالت اوليه يك آلياژ نسبت به حالت نهايي ناپايدارتر است اما پايداري يك فاز چگونه تعيين مي شود ؟ اين پرسش به وسيله ترموديناميك پاسخ داده مي شود . براي دگرگوني هايي كه در دما و فشار ثابت رخ مي دهد پايداري نسبي يك سيستم از انرژي آزاد گيبس G آن سيستم مشخص مي شود .

انرژي آزاد گيبس يك سيستم به صورت زير تعريف مي شود :

( ۱-۱ ) G=H-TS

كه H آنتالپي T دماي مطلق و S آنتروپي سيستم است . آنتالپي ميزان گنجايش حرارتي سيستم مورد نظر است و به وسيله رابطه زير بيان مي شود.

( ۲-۱ ) H=E+PV

كه E انرژي دروني سيستم P فشار و V حجم سيستم است . انرژي دروني مجموع انرژي هاي پتانسيل و جنبشي اتم هاي درون يك سيستم است. در جامدات انرژي جنبشي تنها ناشي از حركت ارتعاشي اتم ها است در حالي كه در مايعات و گاز ها انرژي جنبشي افزون بر حركت ارتعاشي اتم ها انرژي انتقالي و انرژي دوراني اتم ها و مولكول ها و گاز ها انرژي جنبشي افزون بر حركت ارتعاشي اتم ها انرژي انتقالي و انرژي دوراني اتم ها و مولكول هاي داخل يك مايع يا گاز را نيز در برميگيرد . انرژي پتانسيل نيز بر اثر اندركنش ها يا پيوند بين اتم هاي درون يك سيستم به وجود مي آيد . هنگامي كه يك دگرگوني يا واكنش رخ مي دهد حرارت جذب شده يا حرارت آزاد شده به تغييرات در انرژي دروني سيستم ارتباط پيدا مي كند اما تغييرات حرارت تابعي از تغيير حجم سيستم نيز بوده و عبارت PV نمايانگر اين موضوع است بنابراين در فشار ثابت تغييرات H نشانگر حرارت جذب شده يا آزاد شده است.

بررسي تجربي خواص مكانيكي آلياژ Al-2024 و ارزيابي نتايج با استفاده از شبيه سازي عددي پرس جانبي استوانه

فرآيند فورج پره بدليل پيچيدگيهاي هندسه قطعهكار و خواص موردانتظار بعد از فورج، در مراحل طراحي و اجرا دشواري ها و ريسك هاي زيادي دارد. يك شبيه سازي قابل اعتماد اطلاعات مفيدي در اين زمينه به طراح ميدهد و هزينههاي بعدي مربوط به اصلاح قالب و پارامترهاي فرآيند را بطور قابل توجهي كاهش ميدهد. براي اين منظور در پژوهش حاضر خواص مكانيكي آلياژ آلومينيومAl-2024 كه براي توليد پره فن ژنراتور 202 مگا ولت آمپر زيمنس مورد استفاده قرار مي گيرد، با استفاده از آزمايشهاي فشار در دماها و نرخهاي كرنش مختلف بدست آمده است و با استفاده از اين دادهها ضريب اصطكاك سطح تماس با استفاده از آزمايش رينگ محاسبه شده است. براي ارزيابي نتايج آزمايشها و صحت شبيه سازيهايي كه انجام ميشود آزمايشهاي عملي اجرا شده است. به اين ترتيب با توجه به هزينههاي بسيار بالاي ساخت نمونه اصلي پره، از آزمايش پرس جانبي استوانه استفاده شده است. نتايج آزمايش عملي و شبيه- سازي عددي تطابق بسيار خوبي باهم دارند لذا پيشبيني مي شود نتايج شبيه سازي پره مورد نظر نيز قابل اعتماد خواهد بود

بررسي تاثير پارامترهاي ماشينكاري EDM بر نرخ براده برداري،نرخ سايش ابزار و توپوگرافي سطح در ماشينكاري آلياژ Ti–6Al–4V

بررسي و بهينه سازي پارامتر نرخ خوردگي در فرايند اسيد شويي پره كمپرسور موتور توربين گازي از جنس آلياژ تيتانيوم Ti-6Al-4V با روش تاگوچي

در اين مقاله به بررسي نرخ خوردگي قطعه اي از جنس الياژ تيتانيومTi6Al4V در محلول اسيد شويي اسيد نيتريك – فلوريدريك پرداخته شده است. بدين منظور وزن نمومه ها قبل و بعد از فرايند اسيدشويي اندازه گيري شده است. در اين تحقيق ابتدا پارامترهاي مهم ماشينكاري و سطوح آنها تعيين شده و سپس با استفاده از روش تاگوچي آرايه متعامد مناسب طراحي شده پس از انجام آزمايشات و اندازه گيري خروجي هاي مورد نظر ، با استفاده از روش تحليل آماري ANOVA) ( تاثيرات متغييرهاي ورودي بر خروجي مشخص شده و سطوح بهينه آن ها بدست آمده است

تحليل و بررسي پديده پاد خمشي و پاد پيچشي در سازه‌هاي آلياژ حافظه دار

آلياژهاي حافظه دار به سبب ويژگي منحصر به فرد پديده حافظه داري، كاربرد وسيعي يافته‌اند. بازيابي كرنش حاصل از نيروهاي مكانيكي در اثر اعمال حرارت، از خاصيت‌هاي مهم اين آلياژ مي‌باشد. اما در اين پژوهش بازيابي كرنش، بدون اعمال حرارت و مجدداً با اعمال نيروي مكانيكي امكان مي‌پذيرد كه همين امر منجر به شناسايي رفتاري جديد از آلياژ مي‌گردد. لذا هدف از ارائه اين مقاله تحليل و بررسي رفتارهاي پاد خمشي و پاد پيچشي آلياژ حافظه دار است. از اين رو بررسي اين رفتارها در سازه‌هايي از جنس اين آلياژ كه تحت مجموعه بارگذاري‌هاي متفاوت فشاري، خمشي و پيچشي واقع شده‌اند، مورد مطالعه قرار مي‌گيرد. تحليل اجزا محدود اين پديده‌ها توسط نرم افزار آباكوس صورت گرفته است. همچنين به منظور شبيه سازي رفتار آلياژ حافظه دار در محيط نرم افزار از كد عددي نوشته شده توسط ارغواني و همكارانش بهره گرفته شده است. لازم به ذكر است سهولت و عدم نياز به اعمال حرارت در كاربرد اين رفتارها تأثير بسزايي دارد.

تاثير پارامترهاي جوشكاري بر ميزان عمق نفوذ و نسبت عمق به عرض جوش در جوشكاري TIG آلياژ Ti-6Al-4V

آلياژهاي تيتانيوم به دليل دارا بدون استحكام بالا، دانسيته كم و مقاومت به خوردگي مناسب كاربردهاي متنوعي در صنايع هوايي، هوافضا و غيره دارند. پركاربردترين نوع آلياژهاي تيتانيوم آلياژ Ti-6Al-4V مي‌باشد. جوشكاري اين آلياژها يكي از فرآيندهاي مهم و حساس در صنايع هوايي مي‌باشد كه عمدتاً با روش TIG صورت مي‌گيرد. در اين تحقيق تاثير پارامترهاي جوشكاري شامل قطر الكترود، شدت جريان مورد استفاده، نوع گاز مصرفي بر ميزان عمق نفوذ و جوشكاري آلياژ Ti-6Al-4V مورد بررسي قرار گرفته است. بدين نسبت عمق به عرض جوش در فرآيند منظور الكترودهايي با قطرهاي mm 1 و mm 6/1 مورد استفاده قرار گرفتند و شدت جريان نيز از 100 تا 160 آمپر تغيير داده شد. گازهاي مورد استفاده نيز شامل آرگون و هليوم مي‌باشند. نتايج آزمايشهاي مختلف نشان داد كه با افزايش ميزان شدت جريان تا 120 آمپر و افزايش قطر الكترود ميزان نفوذ بيشتر شده، همچنين استفاده از گاز هليوم در مقايسه با گاز آرگون عمق نفوذ را افزايش داده است. حداكثر عمق نفوذ و نسبت عمق به عرض جوش به ترتيب mm7/2 و22/0 بوده كه با استفاده از الكترود قطر mm6/1 و زاويه سر 30 درجه، شدت جريان 120 آمپر بدست آمده است.

تاثير حرارت ورودي بر استحكام كششي تعمير عيوب قطعات ريخته گري آلياژ AZ91 به روش GTAW

جوشكاري قطعات آلياژ منيزيم AZ91 به دليل به وجود آمدن PMZ پهن با كاهش استحكام كششي همراه است. در اين تحقيق اثر تغيير حرارت ورودي بر عرض منطقه PMZ و استحكام كششي آلياژ منيزيم AZ91 بررسي شده است. مشخص شده است كه با نزديك شدن به مرز ذوب فاز βeut پيوسته تر شده است. همچنين با افزايش حرارت ورودي عرض منطقه PMZ پهن تر شده و ميزان فاز βeut پيوسته بيشتر شده است. با آزمايشات انجام شده مشخص شد كه شكست در همه نمونه ها از منطقه PMZ رخ داده است. نتايج حاصل گوياي اين است كه استحكام كششي نمونه ها از استحكام كششي فلز پايه كمتر بوده و با افزايش حرارت ورودي استحكام كششي كاهش يافته است. فلز جوش به دليل ريز بودن دندريت ها و فاز βeut ، از استحكام بالايي برخوردار بوده و شكست از اين منطقه رخ نداده است. براي داشتن بالاترين استحكام كششي بايد از حداقل حرارت ورودي استفاده شود.

رفتار ورق كامپوزيتي تقويت شده با رشته هاي آلياژ حافظه دار در برابر ضربه با سرعت كم

در اين تحقيق رفتار ورق كامپوزيت تقويت شده با رشته هاي آلياژ حافظه دار در برابر ضربه با سرعت كم مورد بررسي قرار مي گيرد. جهت مدل كردن رفتار رشته هاي حافظه دار درون ورق كامپوزيتي چندلايه، از يك مدلسازي با فنر استفاده مي شود. جهت تحليل رفتار ورق كامپوزيتي، از آنجايي كه يكي از اصلي‌ترين عوامل مؤثر در تعيين مقاومت در برابر ضربه ي مواد مختلف، ميزان خيز به وجود آمده در اثر برخورد يك جسم با آنهاست، با به دست آوردن معادلات تحليلي، امكان تعيين ميزان خيز انواع مختلف كامپوزيتهاي حافظه‌دار در حالت كلي به دست مي آيد. از تئوري تغييرشكل برشي مرتبه اول صفحات و روش سري‌هاي فوريه براي حل تحليلي معادلات حاصل استفاده مي شود. رفتار متقابل ضربه‌زننده و صفحه ي ضربه‌خورنده توسط يك سيستم شامل جرم- فنر داراي دو درجه آزادي مدل شده و از تئوري خطي شده‏ي هرتز براي تحليل ضربه ي صفحات كامپوزيتي موجود استفاده مي‏شود. جهت اطمينان از درستي روش حل، نتايج بدست آمده با نتايج موجود در مقالات مقايسه مي گردد. همچنين با تغيير دادن برخي از پارامترهاي مؤثر بر رفتار كامپوزيتهاي حافظه‌دار، ميزان حداكثر خيز ايجاد شده در ورق و نيز نيروي تماسي بوجود آمده در اثر ضربه مورد بررسي قرار مي گيرد.

بررسي اثر سرعت چرخشي ابزار جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي بر ريز ساختار و سختي آلياژ آلومينيوم6082 و بهينه سازي و مشخصه يابي آن

جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي يكي ازجديدترين روشهاي جوشكاري حالت جامد است كه به خصوص براي اتصال الياژهاي الومينيوم به طور گسترده استفاده مي شود.دراين فرايندنيروهاي عرضي بزرگي رابه هنگام تغييرشكل به ماده تحميل ميكندكه دماي ماده راتاحدود %80-70 دماي ذوب بالاميبرد.ماهيت عمليات درحالت جامدبوده وباعمليات فرج متمركزدرمنطقه ي جوش براي ايجاداتصال انجام ميگيرد.دراين تحقيق ازالياژالومينيوم-6T6082 استفاده شدوبخاطرعدم استفاده ازفلزپركننده وصرفه جويي درمصرف انرژي واتلاف حرارتي ازاهميت بالايي درصنايع هوافضابرخورداراست.ابعاد ورق مورداستفاده 3*60*120 ميليمترميباشد كه جهت جوشكاري به صورت لب به لب جوشكاري شدند. فرآيند جوشكاري بر روي سه نمونه تحت سرعت‌هاي چرخشي 630، 800، 1000 دور بر دقيقه و سرعت پيش‌رونده‌ي ثابت 100 ميلي‌متر بر دقيقه انجام گرديد. بعدازجوشكاري بر روي قطعات جوشكاري شده آزمايش متالوگرافي جهت مشاهده ساختار منطقه جوش و فلز پايه و تست سختي به روش ويكرز انجام گرديد.نتايج بدست آمده از اين پژوهش نواحي مختلف حاصل از اين فرايند كه عبارتند از منطقه هم زده(SZ) ، منطقه تحت تاثير مكانيكي-حرارتي((TMAZ ، منطقه تحت تاثير حرارت(HAZ) را نشان مي دهد و ميكروساختار نواحي مختلف جوش اصطكاكي اغتشاشي به سرعت چرخشي پين تاثير دارد و با افزايش سرعت چرخشي پين چون گرماي ورودي افزايش مي يابد در ناحيه مركزي دانه هاي هم محور درشت تر مي شود

ارتعاشات آزاد تير تقويت شده با آلياژ حافظه‌دار

اخيرا با توسعه آلياژهاي حافظه‌دار (shape memory alloys) در قالب‌هايي مانند سيم، ميله و اشكال ديگر، شاهد استفاده روزافزون اين ماده هوشمند در صنايع مهندسي هستيم. اين مواد به دليل رفتار گرمايي، مكانيكي و گرمايي- مكانيكي خاصشان مانند اثر حافظه‌دار بودن(shape memory effect) و اثر شبه الاستيك (pseudo-elasticity) ، داراي كاربردهاي بسيار زيادي هستند. در اين مقاله پاسخ ديناميكي تير كه با ميله‌هاي آلياژ حافظه‌دار تقويت شده است را بررسي كرده و تاثيرات تغيير مشخصات ماده اصلي تشكيل دهنده تير، تغيير فاز و درصد جرمي آلياژ حافظه‌دار بر فركانس طبيعي مود اول مورد بررسي قرار خواهد گرفت. با توجه به عدم وجود آلياژ حافظه‌دار در نرم‌افزار آباكوس (ABAQUS)، از كد يومت (UMAT) براي معرفي اين ماده به آباكوس و تحليل آن استفاده شده است.