مقاله سرمت متريال مهندسي مواد و متالورژي

چکیده:
سرمت های مخلوطی از فلز و سرامیک هستند. سرمت از حدود سال ۱۹۳۰ به اشکال مختلف مورد استفاده قرار گرفته است ولی تا سالهای ۱۹۷۰ کار عملی جدی روی آن انجام نشده بود. این پیوند مولکولی می تواند مابین فلزات مختلفی مانند آهن، کبالت، نیکل و کروم و سرامیک‌های نظیر اکسید، کربور، نیترور، بورور، سیلیکات تشکیل شود. پیوند مولکولی تشکیل شده این فلزات و سرامیک ها بسیار محکم بوده و این مواد دارای خواص ویژه ای می باشند.
بسته به نوع فلز و سرامیک ترکیبی، سرمت های متفاوت با خواص متمایز جهت کاربردهای خاص می تواند تشکیل شود ولی تقریباً کلیه سرمتها در خواص ذیل مشترک می باشند.
–    سختی بسیار بالا
–    مقاومت در مقابل خوردگی شیمیایی
–    رفتار مکانیکی مابین فلز و سرامیک
–    مقاومت حرارتی بالا
–    مقاومت خوب در برابر خزش
امروزه از فرمول های متنوع تری از سرمت مانند تنگستن کارباید تیتانیوم کاربونیتریدها برای افزایش عمر و کاربری بهتر ابزار برش استفاده می شود. همچنین فلزاتی نظیر آلومینیوم، تیتانیوم، مس و آلومینیوم تیتانیوم بین فلزی که با الیاف یا ویسکرهای کاربید سیلیسیم تقویت شده اند از خود افزایش قابل ملاحظه ای در خواص مکانیکی به ویژه در دماهای بالا نشان می دهند این سرمت های برای سازه های هوا فضای پیشرفته مورد توجه است.
در این پروژه تولید سرمت های کاربید تیتانیوم زمینه فولادی مد نظر است و هدف این پروژه افزایش مقاومت به سختی در حرارت بالا می باشد.

فهرست مطالب
عنوان                                                                                          صفحه
فصل اول:تعريف و طبقه بندي سرمت ها
۱-۱- مقدمه    ۱
۱-۲-    طبقه بندی    ۴
۱-۲-۱- سرمت های با پایه ی کاربید    ۵
۱-۲-۲-سرمت های با پایه ی کربونیترید    ۵
۱-۲-۳-سرمت های با پایه ی نیترید    ۶
۱-۲-۴-سرمت های با پایه ی اکسید    ۶
۱-۲-۵- سرمت های با پایه ی بوراید    ۶
۱-۲-۶- سرمت های محتوی کربن    ۶
فصل دوم : تكنيك هاي ساخت وتولید سرمت
۲-۱- مقدمه     ۷
۲-۲-آماده سازی پودر    ۹
۲-۳-زینترینگ    ۹
۲-۳-۱-مکانیزم زینترینگ فاز مایع    ۱۱
۲-۳-۲-کوره ها    ۱۲
۲-۴-پرس کاری سرد بصورت ایستا    ۱۳
۲-۵- عمل فشارش هیدرواستاتیک(همه جانبه)سرد    ۱۶
۲-۵-۱-امتیازها و معایب    ۱۷
۲-۶- روش اکستروژن گرم برای مخلوط های پودری سرمت    ۲۱
۲-۷-نورد پودر    ۲۲
۲-۸-ریخته گری دوغا بی    ۲۵
۲-۹-فرایند قالبگیری تزریقی(MIM )    ۲۷
۲-۹-۱-کاربردها و مزایای فرایند MIM برای سرمت ها    ۲۸
۲-۱۰-فشرده سازی داغ ایستا    ۳۱
۲-۱۱- پرس ایزواستاتیک گرم (HIP)    ۳۳
۲-۱۲-اکستروژن گرم شمش های سرمت    ۳۵
۲-۱۲-۱-روش ها    ۳۵
۲-۱۲-۲-کاربرد    ۳۶
۲-۱۲-۳-    ترکیب زینترینگ- فشرده سازی    ۳۸
۲-۱۳- تراوش    ۴۰
۲ -۱۴ – اتصال و ریز ساختار:
۲-۱۴-۱- اتصال    ۴۴
۲-۱۴-۲-انحلال پذیری    ۴۴
۲-۱۴-۳-رطوبت    ۴۵
۲-۱۴-۴-ریز ساختار    ۴۶
۲-۱۴-۵ -آرایش موقعیت‌های‌سرمت‌برای بهبود مقاومت در مقابل تغییر شکل و تافش شکست    ۴۷
فصل سوم :انواع سرمت ها وکاربردهای آن
۳-۱ – سرمت های اکسیدی
۳-۱-۱ – مقدمه     ۵۰
۳-۱-۲ – سرمت های اکسید- سیلیکون    ۵۰
۳-۱-۳ – سرمت های اکسید آلومینیوم    ۵۱
۳-۱-۴ – سرمت های اکسید منیزیم    ۵۳
۳-۱-۵ – سرمت های اکسید بریلیوم    ۵۴
۳-۱-۶ – سرمت های اکسید زیرکونیوم    ۵۴
۳-۱-۷ – سرمت های اکسید توریوم    ۵۵
۳-۱-۸ – سرمت های اکسید اورانیوم    ۵۵
۳-۱-۹- سرمت های محتوی دیگر اکسیدها    ۵۷
۳-۱-۱۰- سوپر هادی دمای بالا با زمینه فلزی    ۵۸
۳ -۲ – سرمت های کاربید و کربونیترید
۳-۲-۱ – مقدمه     ۵۸
۳-۲-۲ – سرمت های کاربید تیتا نیم متصل به نیکل    ۶۱
۳-۲-۳ – سرمت های کاربید تیتا نیم متصل به فولاد    ۶۲
۳-۲-۴- مقایسه ی کاربیدهای متصل به فولاد که قابلیت عملیات حرارتی دارند با کاربید تنگستن متصل با کبالت    ۶۴
۳-۲-۵- مقایسه ی سرمت های کاربید  متصل به فولاد با دیگر مواد مقاوم در برابر سایش
۳-۲-۶ – سرمت های کاربید  با آرایش های مختلف اتصال فولادی    ۶۵
۳-۲-۷ – ساختن سرمت های کاربید تیتا نیم متصل به فولاد    ۶۷
۳-۲-۸ – سخت کردن سرمت ها با اتصال فولاد    ۶۸
۳ -۲ -۸ -۱ – ماشینکاری و سایش    ۶۸
۳-۲-۹- سرمت های کربونیترید تیتا نیم    ۶۹
۳-۲-۹-۱ – ویژگی ها    ۷۲
۳-۲-۹-۲-کاربردها    ۷۵
۳-۲-۱۰ – سرمت های کاربید تنگستن متصل به فولاد    ۷۵
۳-۲-۱۱ – سرمت های کاربید کروم    ۷۶
۳-۲-۱۱-۱ – کاربردها و ویژگیها    ۷۷
۳-۲-۱۲ – دیگر سرمتهای بر پایه ی کاربید    ۷۹
۳-۲-۱۳- سرمت های کاربید سیلیسیم – آلومینیوم    ۸۰
۳-۲-۱۴- سرمت های کاربید آلومینیوم – بور    ۸۱
۳ -۳ – سرمتهای بورید
۳-۳-۱ – مقدمه     ۸۳
۳-۳-۲ – سرمت های بورید زیرکونیوم    ۸۵          ۳ – ۳ -۳ – سرمتهای بورید تیتانیم…………………………………………………………………۸۶
۳ -۳ -۴ – سرمتهای بورید مولیبدن    ۸۷
۳-۳-۵ – دیگر سرمتهای نسوز(دیرگداز)    ۸۸
۳-۳-۵-۱ – سرمتهای نیتریدی و کربونیتریدی     ۸۸
فصل چهارم:روش تحقیق
۴ -۱ – مقدمه……………………………………………………………………………………………۹۲
۴ -۲ – تولید سرمت های کاربید تیتانیوم زمینه فولاد ریل……………………………………..۹۲
۴-۳- تولید سرمت های کاربید سیلیسیوم- آلومینیوم……………………………………………….۹۲
فصل پنجم: نتایج وبحث
۵-۱- مقايسه مقاومت به سايش نمونه سرمتي با نمونه AL-Si و Al خالص…………………..۹۴٫
۵-۲- مقايسه خواص مكانيكي AL خالص وAL-Si با سرمت كاربيد سيليسيم – آلومينيوم……..۹۵٫

فهرست اشكال
عنوان                                                                                                                      صفحه
شکل۱٫روشهای متالورژی پودر تولید سرمت و کاربیدهای سمانته    ۸
شکل۲ .پرسکاری سرد بصورت ایستا با(a)پرس معمولی از دو طرف (b)پرس با فک
ثابت.      ۱۴
شکل۳٫بازگیری سیکل پرس با کنترل کردن حرکت قالب (با لا وپایین فشار )    ۱۴
شکل۴ .شمایی ازمخزن پرس هیدرواستاتیک سردبا یک قالب پودر در روش کیسه ی
مرطوب    ۱۹
شکل۵ .شمایی از تجهیزات پرس هیدرواستاتیک روش کیسه ی خشک    ۲۰
شکل۶ .ماشین آلات اکستروژن گرم برای مخلوط های پودری سرمت.(a )دهانه اکستروژن.(b)پرس فشار کاری تحت خلأ.    ۲۱
شکل۷ : شمایی از نورد پودر با تغذیه به روش اشباع شده وآرایش افقی غلتک ها.نسبت تراکم،ho/hg    ۲۴
شکل۸: فرایند نورد پودر با کشیدن قرقره در میان غلطک های مخصوص پس از اولین عملیات زینترینگ    ۲۴
شکل ۹:شمایی ا ز ریخته گری دوغابی پودر فلزی.    ۲۶
شکل ۱۰ .شمایی از فرایند MIM برای سرمت ها.    ۳۰
شکل ۱۱ .قا لب ومکانیزم تزریق برای فرایند MI M    ۳۱
شکل ۱۲:مقیاس تولید  Mg225(250 تنی) پرس داغ خلا.    ۳۳
شکل ۱۳ :سه روش برای اکستروژن گرم مخلوط های پودر.(a)روش پودرشل.(b)روش شمشال.(c)روش قوطی فولادی.    ۳۶
شکل ۱۴ :شمایی سیکل نمودار برای موم گدازی با فشار پایین وزینترینگ با فشار بالا.۳۹
شکل ۱۵ :مونتاژ قالب تراوش پره توربین از نوع سرمت.    ۴۱
شکل ۱۶ .شمایی از تشکیل سرمت ها که با صفحه کوچکی محکم شده ودر اثر تراوش حاصل ی گردد.(a) تراوش زیرکونیم. (b)تراوش آلومینیوم    ۴۳
شکل۱۷ :نیروهای عامل سطح دریک نقطه از فصل مشترک از مایع ساکن روی جامد    ۴۵
شکل ۱۸ : ریزساختار از سرمت های کاربید تیتانیم زینتر شده در خلا به مدت یکساعت ودمای ۱۴۰۰ درجه ی سانتیگراد(° F 2550 ) در گرافیت.     ۴۷
شکل ۱۹ تاثیر دما روی خصوصیات استحکام ازسرمت های اکسید آلومینیوم – کروم    ۵۳
شکل ۲۰ :سختی دمای اتاق سرمت های کاربید  عملیات حرارتی شده با اتصال های فلز آهن دار.     ۶۲
شکل ۲۱ : تصویر شفاف شده ذره کاربید  در سرمت با  اتصال فولادی.    ۶۴
شکل ۲۲ :سرعت های برش برای ۰٫۰۷۵ میلیمتر(in 0.003) تغییرشکل دماغه در مقابل درصد اتمی از اتصال تیتا نیم برای موادها شامل چهار سطوح مختلف از آلومینیوم.    ۶۹
شکل ۲۳ :مقاومت در مقابل تغییرشکل ابزار محتوی کاربید وانادیم ازموادهای ابزار برش شامل ۰ یا ۵ درصد آلومینیوم.مواد برش فولاد ۴۳۴۰ با سختی HB 300 .    ۷۰
شکل ۲۴ :ترکیب مرجح از سرمت های کربونیترید تیتانیم.    ۷۱
شکل ۲۵ :میکروساختار یک نمونه اسپینودال سرمت کربونیترید تیتانیم.    ۷۲
شکل ۲۶ : شمایی از ریزساختار سرمت کربونیترید تیتانیم.    ۷۳
شکل۲۷ : تاثیرترکیب اتصال فلزدراستحکام گسیختگی عرضی‌از‌سرمت‌کربونیتریدتیتانیم    .۷۴
شکل۲۸ :مقایسه دامنه خوردگی دونوع سرمت وکاربیدهای سمانته شده هنگام تراشکاری فولاد ۴۳۴۰     ۷۵
شکل ۲۹ : تاثیر دما روی خواص حرارتی واستحکام سرمت های کاربید کروم.    ۷۹

فهرست جداول
عنوان     صفحه
جدول۱ :تاریخچه ای از توسعه تولیدات سرمت وبازا ریابی آنها    ۲
جدول۲ .روشهای شکل دادن سرمت    ۸
جدول ۳ : مقایسه ای از استحکام گسیختگی عرضی برای کاربیدهای سمانته شده بعد از پرس ایزواستاتیک گرم و زینترینگ فشاری.    ۳۹
جدول ۴ : مقایسه و خصوصیات از سرمت های اکسید آلومینیوم.    ۵۲
جدول ۵ :خصوصیات دی اکسید اورانیوم وزمینه دلخواه فلزات درسرمت های سوخت راکتور هسته ای.    ۵۷
جدول ۶ :خصوصیات سرمت های کاربید  با اتصال فولادی.    ۶۶
جدول ۷ : کاربردهای از سرمت های کاربید  با اتصال فولادی.    ۶۷
جدول ۸ : خصوصیات کاربید تنگستن با اتصال فولادی.    ۷۶
جدول ۹ : خصوصیات سرمت های  کاربید کروم.    ۷۸
جدول ۱۰:خصوصیات از موادهای انتخاب شده جاذب نوترون.    ۸۲
جدول ۱۱ :خصوصیات از بوریدهای فلز وسرمت های با پایه بوراید.    ۸۵

شامل۱۰۵صفحه