دانشگاه شیراز

دانشکده مهندسی

موضوع

پوشش‌دهی سرامیک ZrO₂و کامپوزیتZrO₂HA-با تکنولوژی پلاسمای الکترولیتی کاتدی(PET) بر روی فولاد ضد زنگ 316L و Ti و بررسی زیست‌سازگاری آن در محلول رینگر و بزاق مصنوعی

اساتید راهنما

دکترکمال جانقربان

دکتر سیروس جوادپور

اساتید مشاور

دکتر محمدابراهیم بحرالعلوم

دکتر مهدی جاویدی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

هدف از انجام این تحقیق ایجاد پوشش سرامیکی زیرکونیا و پوشش سرامیکی- کامپوزیتی، زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت بر روی فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم، به روش پلاسمای الکترولیتی کاتدی و بررسی زیست سازگاری آن در محلول رینگر و بزاق مصنوعی می‌باشد. حمام الکترولیت با استفاده از محلول (g/lit6) k_zZrF₆ در آب ساخته شد. بررسی ساختار و ترکیب پوشش‌های ایجاد شده به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و دستگاه XRD انجام گردید که نتایج حاکی از تشکیل سرامیک زیرکونیا و همچنین کامپوزیت سرامیکی زیرکونیا – هیدروکسی آپاتیت بر روی فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم بود. نتایج آزمایش خوردگی با روش ولتامتری سیکلی نشان داد که تغیرات ترکیبی در سطح باعث بهبود خواص خوردگی در محلول‌های رینگر و بزاق مصنوعی می شود. همچنین مقاومت به سایش و ضریب اصطکاک نمونه ها با استفاده از دستگاه پین روی صفحه مورد بررسی قرار گرفت. سختی و زبری نمونه ها نیز اندازه‌گیری شد. بررسی نتایج به دست آمده نشان داد که تغییر مورفولوژی سطحی باعث بهبود خواص سایشی و بالارفتن سختی و زبری سطح می گردد. در پایان نتایج تست‌های خوردگی و سایش در محلول‌های رینگر و بزاق مصنوعی برای دوزیرلایه تیتانیوم و فولاد ضدزنگ 316ال مورد مقایسه قرار گرفت و این نتیجه حاصل شد که فولاد ضد زنگ 316ال می‌تواند جایگزین مناسبی برای ایمپلنت‌های تیتانیومی باشد.

واژگان کلیدی: زیرکونیا، هیدروکسی آپاتیت، فولاد ضد زنگ 316ال، تیتانیوم، فرآیند پلاسمای الکترولیتی کاتدی

فهرست مطالب

عنوان صفحه

چکیده

فصل اول:کلیات

1-مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………. 2

فصل دوم :تئوری

2-1- کاشتنی‌های فلزی و آلیاژی…………………………………………………………………………………….. 7

2-2- بیوسرامیک‌ها…………………………………………………………………………………………………….. 9

2-3- تاریخچه و گسترۀ بیوسرامیک‌ها…………………………………………………………………………….. 10

2-4- معرفی زیرکونیا………………………………………………………………………………………………….. 14

2-4-1- خواص ریزساختاری زیرکونیا …………………………………………………………………………….. 19

2-4-2- ترکیب و خواص زیرکونیا ………………………………………………………………………………….. 16

2-4-3- سازگاری زیستی زیرکونیا ………………………………………………………………………………….. 17

2-4-4- کاربرد زیرکونیا در پزشکی ………………………………………………………………………………… 18

2-4-5- پوشش زیرکونیا برای کاشتنی بدن ………………………………………………………………….. 20

2-5- معرفی هیدروکسی آپاتیت …………………………………………………………………………………….. 23

2-5-2- خواص هیدروکسی آپاتیت ……………………………………………………………………………….. 24

2-5-3- کاربرد هیدروکسی آپاتیت در پزشکی……………………………………………………………….. 26

2-5-4- تهیه هیدروکسی آپاتیت ……………………………………………………………………………………. 27

2-6-1- پوشش‌دهی به روش پاشش پلاسمایی……………………………………………………………… 28

2-6-2- پوشش‌دهی به روش رسوب دهی الکتریکی تعلیقی ………………………………………. 28

2-6-3- پوشش‌دهی به روش فشردن گرم(HIP)………………………………………………………….. 29

2-6-4- پوشش‌دهی به روش پراکنش پرتویونی و پراکنش فرکانس رادیویی………………. 29

عنوان صفحه

2-6-5- پوشش‌دهی به روش پاشش پرسرعت سوخت اکسیژن ………………………………….. 29

2-6-6-پوشش‌دهی به روش سل-ژل……………………………………………………………………….. 30

2-7- عملیات پوشش‌دهی پلاسمایی الکترولیتی ………………………………………………………….. 30

2-7-1- تاریخچه ……………………………………………………………………………………………………… 30

2-7-2- اصول فیزیکی و شیمیایی الکترولیزپلاسمایی…………………………………………………… 31

2-7-3- خصوصیات جریان- ولتاژ……………………………………………………………………………….. 33

2-7-4- مکانیزم‌های فرآیند EPT………………………………………………………………………………….. 35

فصل سوم:روش تحقیق

3-1- تجهیزات و مواد مصرفی مورد نیاز ……………………………………………………………….39

3-2- آماده‌سازی نمونه‌ها…………………………………………………………………………………….. 39

3-3- تهیه هیدروکسی آپاتیت …………………………………………………………………………… 40

3-4- عملیات پوشش‌دهی به روش پلاسمای الکترولیتی کاتدی (PET)…………………… 40

3-5-تست ها و آنالیزهای پس از پوشش دهی……………………………………………………………….. 43

3-5-1- بررسی مورفولوژی و ریز ساختارها …………………………………………………………………… 43

3-5-2- تست سایش ……………………………………………………………………………………………. 43

3-5-3-تست ریز سختی………………………………………………………………………………………… 44

3-5-4- تست زبری …………………………………………………………………………………………….. 45

3-5-5- بررسی رفتار خوردگی …………………………………………………………………………. 45

عنوان صفحه

فصل چهارم: :بحث و نتیجه‌گیری

4-1- بهینه سازی محلول الکترولیت …………………………………………………………… 49

4-2-عملیات پلاسمای الکترولیتی کاتدی (PET) به منظور ایجاد پوشش Zro₂……… 51

4-2-عملیات پلاسمای الکترولیتی کاتدی (PET) به منظور ایجاد پوشش zro₂-HA 52

4-4-بررسی‌های ریزساختار و مورفولوژی سطح…………………………………………………. 54

4-4-1-بررسی مورفولوژی سطح فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا. 54

4-4-2- بررسی ریزساختار فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا………… 56

4-4-3-بررسی مورفولوژی سطح فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت 59

4-4-4- بررسی ریز ساختار فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا-

هیدروکسی آپاتیت ………………………………………………………………………. 62

4-5-خواص مکانیکی …………………………………………………………………………… 65

4-5-1- سختی سطح …………………………………………………………………………… 65

4-5-2-زبری ………………………………………………………………………………….. 66

4-6-خواص سایشی و اصطحکاک……………………………………………… 67

4-6-1- خواص سایشی و اصطحکاک فولاد ضد زنگ 316ال با پوشش زیرکونیا در

هوا……………………………………………………………………………. 67

4-6-2- خواص سایشی و اصطکاک تیتانیوم با پوشش زیرکونیا در هوا…………….. 70

4-6-3- خواص سایشی و اصطکاک فولاد ضد زنگ 316ال با پوشش زیر کونیا و زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول رینگر …………………………………. 73

4-6-4- خواص سایشی و اصطکاک تیتانیوم با پوشش زیرکونیا و زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول رینگر 78

عنوان صفحه

4-6-5- مقایسه بین فولاد ضد زنگ 316 ال تیتانیوم با پوشش زیرکونیا و زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت 83

4-6-6- خواص سایشی و اصطکاک فولاد ضد زنگ 316 ال با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول بزاق مصنوعی 84

4-6-7- خواص سایشی و اصطکاک تیتانیوم بدون پوشش و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول بزاق مصنوعی……………….. 86

4-6-8- مقایسه بین فولاد ضدزنگ 316ال و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی

آپاتیت ………………………. 90

4-7-بررسی رفتار خوردگی…………………………… 90

4-7-1- بررسی خوردگی در نمونه های فولاد ضد زنگ 316 ال بدون پوشش، با پوشش زیرکونیا و با پوشش زیرکونیا-هیدروکسی آپاتیت در محلول رینگر ……………. 90

4-7-2- بررسی خوردگی در نمونه های تیتانیوم بدون پوشش، با پوشش زیرکونیا و با پوشش زیرکونیا-هیدروکسی آپاتیت در محلول رینگر ……………. 91

4-7-3- مقایسه خوردگی نمونه‌های تیتانیوم بدون پوشش و با پوشش زیرکونیا با نمونه فولاد ضد زنگ 316ال با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول رینگر…………. 92

4-7-4- بررسی خوردگی در نمونه های تیتانیوم بدون پوشش و تیتانیوم و فولاد ضد زنگ 316ال با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول بزاق مصنوعی………….. 93

فصل پنجم:نتیجه‌گیری

5-1-نتیجه‌گیری……………… 95

5-2-پیشنهادات………….. 96

• مقدمه

واژه و اصطلاح بسیار نزدیک و مرتبطی که برای درک اهداف علم مواد زیستی- پزشکی مهم است و به فهم تعریف بیومواد کمک می‌کند سازگاری زیستی است[1]است. بر طبق تعریف ویلیامز، سازگاری زیستی یا زیست سازگاری عبارت است از: توانایی یک ماده برای ایفای نقش در یک کاربرد ویژه و اجرای یک وظیفه خاص به گونه‌ای که توام با دریافت پاسخ صحیح و مناسب از طرف بافت میزبان باشد[70]. همچنین ماده‌ای را می‌توان زیست سازگار نامید که در محیط زیستی (بیولوژیکی) کیفیت غیر مخرب داشته و تنها واکنش بدن در مقابل آن تشکیل بافت باشد این مواد شامل مثال‌هایی چون فولادهای ضد زنگ هستند[70].

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

 

دانشگاه شیراز

دانشکده مهندسی

بخش مهندسی مواد

سمینار کارشناسی ارشد

عنوان :

اعمال پوشش سرمت بر روی سطوح فولادی به روش فرآیند الکترولیز پلاسمایی

استاد راهنما:

دکتر جانقربان

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

مقدمه 3

پیشینه تحقیق 4

تئوری تحقیق 4

1- فرایندهای انجام شده روی سطح الکترود در الکترولیز 4

2- مشخصات جریان-ولتاژ فرآیند الکترولیز پلاسمایی 5

3- فرآیندهای فیزیکی-شیمیایی ناشی از وجود پلاسما 6

4-واکنشهای شیمیایی پلاسما 8

5- اثرات Cataphoretic 9

6- مکانیزم های فرآیند PET 10

7-فرآیندهای نفوذی در روش الکترولیز پلاسمایی 11

8- اثر ترکیبات الکترولیت﴿انتخاب الکترولیت برای PES﴾ 12

9- ترکیبات و ساختار سطح﴿لایه های سطحی نیترید/کاربید روی فولادها﴾ 13

10- مزایای تکنولوژی الکترولیز پلاسمایی(PET) 14

11- کاربردهای فرآیند الکترولیز پلاسمایی 15

12- ابزار تکنولوژی PED 17

13- خواص لایه های سطحی نیترید/کاربید 17

هدف از انجام تحقیق 20

مواد و تجهیزات مورد نیاز برای اعمال پوشش سرمت بر روی سطوح فولادی 20

روش رسوب دهی 21

خلاصه و نتیجه گیری 21

منابع 23

مقدمه:

سرمت آلیاژ مقاوم در برابر حرارت است که با همجوشی پودر فلزات و مواد سرامیکی تولید می شود. بیشتر سرامیک ها در مقابل عوامل اکسیدکننده مقاومت بالایی از خود نشان داده اند. این خاصیت با شکل پذیری(انعطاف پذیری) فلزات توام شده و ماده ای به نام سرمت(مخففceramic metal) را ایجاد کرده است که دارای استحکام وسختی بسیار می باشد و در برابر حرارت های بالا و در برابر تغییرشکل و ضربه مقاوم است.

روشهای مختلفی برای ایجاد پوشش های سرمتی روی سطح مواد فلزی وجود دارد مانند پاشش حرارتی، لایه نشانی لیزری، رسوب دهی با بخار و غیره. در میان این روش ها، روش رسوب دهی با الکترولیز پلاسمایی(PED) از بهترین روش ها است چون حرارت دهی پنهانی مواد زیرلایه را در حین فرایند داریم و پوشش هایی با اتصال متالورژیکی به سطح زیرلایه فلزی ایجاد می شود. البته عیب اصلی این روش، ولتاژ بالا برای بدست آوردن شدت میدان الکتریکی بحرانی⁶10،⁸10 V/m می باشد که این به دلیل جدایش الکترود با الکترولیت بوسیله لایه گازی است.[1-3]

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

 

دانشگاه شهرکر

دانشکده فنی و مهندسی

 

 

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته ی مهندسی مواد گرایش سرامیک

 

 

عنوان پایان نامه:

استفاده از سرباره کنورتور ذوب آهن اصفهان به عنوان جایگزین در سیمان

 

 

استاد راهنما :

دکتر محمدرضا نیلفروشان

 

استاد مشاور:

دکتر ساسان اطرج

 

دیماه 1391

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

 

2-1 سرباره——————————————————————————– 6

2-1-1 چگونگی تشکیل سرباره­های آهن و فولاد——————————————————– 8

2-1-2 مزایای حضور سرباره در کوره—————————————————————– 8

2-1-3 ترکیبات شیمیایی موجود در سرباره———————————————————– 9

2-1-4 انواع سرباره­های آهن و فولاد—————————————————————– 10

2-1-5 بررسی تحقیقات گذشته بر روی سرباره کنورتور————————————————– 16

2-2 سیمان پرتلند————————————————————————– 19

2-2-1 انواع سیمان پرتلند و کاربرد آنها————————————————————– 21

2-2-2 ترکیبات سیمان پرتلند——————————————————————— 21

2-2-3 هیدراسیون سیمان پرتلند——————————————————————- 24

2-2-4 آب مورد نیاز برای واکنش­های هیدراسیون—————————————————— 29

2-2-5 شروع دوره انگیزش———————————————————————— 33

2-2-6 پایان دوره انگیزش————————————————————————- 33

2-2-7 گیرش سیمان—————————————————————————- 34

2-2-8 سخت شدن—————————————————————————— 36

2-2-9 سیمان­های حاوی سرباره——————————————————————– 39

2-2-10 فعالسازی شیمیایی———————————————————————– 41

3-2 آنالیز مواد اولیه———————————————————————— 44

3-3 اندازه­گیری چگالی سرباره­ها و سیمان——————————————————- 44

3-4 بررسی­های ریزساختاری—————————————————————— 45

3-5 ساخت مخلوط­های مختلف برای آزمایشها—————————————————- 45

3-6 بررسی خواص دوغاب——————————————————————– 46

3-6-1 خواص رئولوژیکی————————————————————————– 46

3-6-2 قلیاییت (pH)—————————————————————————– 47

3-6-3 خواص الکتریکی————————————————————————– 48

3-7 بررسی خواص خمیر——————————————————————— 49

3-7-1 تعیین مقدار آب لازم (غلظت نرمال)———————————————————– 49

3-7-2 اندازه­گیری زمانهای گیرش اولیه و نهایی——————————————————– 49

3-8 بررسی خواص ملات——————————————————————— 51

3-8-1 مراحل اختلاط و ساخت ملاتهای سیمانی——————————————————- 51

3-8-2 استحکام فشاری————————————————————————— 52

3-8-3 استحکام خمشی————————————————————————– 52

3-9 بررسی استفاده از فعالساز قلیایی کلراید کلسیم———————————————– 52

3-9-1 ساخت نمونه جهت بررسی اثر فعالساز قلیایی—————————————————- 52

3-10 بررسی استفاده از نانو سیلیس بر ملاتهای حاوی سرباره کنورتور——————————— 53

3-10-1 ساخت نمونه جهت بررسی تأثیر نانو سیلیس————————————————— 54

4-1 شناسایی و آنالیز مواد اولیه————————————————————— 55

4-1-1 آنالیز شیمیایی————————————————————————— 55

4-1-2 آنالیز مینرالی—————————————————————————– 56

4-1-3 چگالی مواد اولیه————————————————————————– 58

4-2 نتایج حاصل از بررسی خواص دوغاب——————————————————- 58

4-2-1 زمان ریزش دوغابها———————————————————————— 59

4-2-2 اندازه گیری قلیاییت———————————————————————– 59

4-2-3 هدایت الکتریکی دوغاب——————————————————————– 61

4-3 نتایج زمانهای گیرش نمونه­های خمیر——————————————————- 61

4-4 نتایج تست استحکام مکانیکی نمونه­های ملات———————————————— 65

4-5 بررسی­های ریز ساختاری—————————————————————– 69

4-6 نتایج استفاده از فعالساز قلیایی———————————————————— 72

4-6-1 زمان ریزش دوغاب———————————————————————— 72

4-6-2 زمان گیرش خمیر————————————————————————- 73

4-6-3 استحکام مکانیکی ملات——————————————————————— 73

4-6-4 بررسی­های ریز ساختاری——————————————————————– 75

4-7 نتایج استفاده از نانو سیلیس————————————————————– 77

4-7-1 زمان گیرش خمیر————————————————————————- 77

4-7-2 استحکام مکانیکی ملات——————————————————————– 79

4-7-3 بررسی­های ریز ساختاری——————————————————————– 83

5-1 نتیجه گیری————————————————————————— 86

5-2 پیشنهاد برای کارهای آینده————————————————————— 88

 

فهرست جداول

 

جدول 2-1. ترکیبات دوتایی موجود در سرباره——————————————————– 11

جدول 2-2. ترکیبات پیچیده موجود در سرباره——————————————————– 11

جدول 2-3. نام و ترکیب فازهای موجود در کلینکر سیمان پرتلند—————————————– 24

جدول 2-4. ترکیب بالقوه فازهای تشکیل دهنده سیمان معمولی —————————————– 25

جدول 2-5. معادلات شیمیایی جهت توصیف هیدراسیون سیمان پرتلند———————————— 36

جدول3-1. نسبت مواد برای مخلوطهای متشکل از سربارهها و سیمان معمولی——————————- 48

جدول3-2. نسبت مواد مخلوطهای ساخته شده بمنظور بررسی تأثیر فعالساز کلراید سدیم بر سیمانهای حاوی سربارههای فولاد 55

جدول 3-3. مخلوطهای سیمان حاوی سرباره کنورتور با / بدون نانو سیلیس——————————— 56

جدول 4-1. ترکیبهای تشکیل دهنده مواد اولیه مشخص شده در آزمایش آنالیز شیمیایی———————- 57

جدول 4-2. عدد میسون محاسبه شده برای سربارههای مختلف—————————————— 58

جدول 4-3. نتایج حاصل از اندازهگیری چگالی پودر سیمان و انواع سرباره مورد استفاده———————– 60

جدول 4-4. جدول آزمایشهای صورت گرفته بر دوغاب؛ زمان ریزش، قلیاییت (pH) و هدایت الکتریکی———– 63

جدول 4-5. زمانهای گیرش اولیه و نهایی خمیرهای سیمانی حاوی مقادیر مختلف سرباره———————- 64

جدول 4-5. استحکام فشاری و خمشی نمونههای ملات بعد از 3، 7، 28 و 90 روز—————————- 67

جدول 4-6. مشخصات استحکام خمشی و فشاری ملاتهای حاوی سرباره با طول عمر متفاوت——————– 76

جدول 4-7. مشخصات استحکام خمشی و فشاری ملاتهای حاوی سرباره با طول عمر متفاوت——————- 81

 

فهرست شکل‌ها

 

شکل 2-1. نمودار محصولات فرعی تولید شده بازای یک تن فولاد تولیدی به تفکیک روش تولید فولاد———– 11

شکل 2-3. تصویر فلوچارت انواع سربارههای آهن و فولاد———————————————— 14

شکل 2-4. تصویر شماتیک از کوره بلند ذوب آهن و قسمتهای مختلف آن———————————- 15

شکل 2-5. نمایی از بخش گرانولهسازی کارخانه ذوب آهن اصفهان با سه جت آب سرد گرانولهساز————— 18

شکل 2-6. شکل شماتیک کوره قوس الکتریک فولاد بهمراه نامگذاری قسمتهای مختلف———————– 19

شکل 2-7. تصویری شماتیک از کوره کنورتور——————————————————— 20

شکل 2-8. تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری از—————————————————– 29

شکل 2-9. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از اترینژایت (تری سولفات AFt) با فرمول شیمیایی 3CaO.Al₂O₃.3CaSO₄.32H₂O 31

شکل 2-10. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی تومازیت در نمونه بتنی پس از نگهداری به مدت بیش از 90 روز 32

شکل 2-11. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مونوسولفات 3CaO.Al₂O₃.CaSO₄.12H₂O- 33

شکل 2-12. شکل شماتیک ضخامت لایه نازک آب پوششی بر روی سطوح ذرات سیمان و نیز آب موجود در خلل و فرج بافت میکروسکوپی بین ذرات سیمان (آب بین ذرهای)——————————————————————— 34

شکل 2-13. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از ساختار میکروسکوپی خمیری ساخته شده از کلینکر سیمان و گچ همراه با 5/3% وزنی SO₃که در حال هیدراسیون بوده و خود را گرفته است، 45/0 W/C= و زمان هیدراسیون 4 ساعت- 39

شکل 2-14. نمودار تشکیل فازهای هیدراته و رشد بافت میکروسکوپی در طول زمان هیدراسیون سیمان———- 42

شکل 3-1. تصویری از یک دستگاه ویسکوزیمتر ریزشی————————————————- 51

شکل 3-2. دستگاه اندازهگیری pH و هدایت الکتریکی محلول——————————————- 52

شکل 3-3. تصویر شماتیک از دستگاه سوزن ویکات برای آزمایش گیرش———————————– 54

شکل 3-4. شماره الک و درصد مانده روی الک برای ماسه استاندارد————————————— 55

شکل 4-1. نمودارهای پراش پرتوی ایکس گرفته شده از مواد اولیه بهمراه با پیکهای مشخص شده (بصورت مقایسهای) 61

شکل 4-2. نمودار زمان ریزش دوغابهای ساخته شده با مقادیر مختلف سرباره——————————- 63

شکل 4-3. تصویر شماتیک اثرات فیزیکو- شیمیایی رخ داده در فصل مشترک ذرات سیمان و آب؛ شامل دفع ذره به ذره ناشی از نیروهای الکتروستاتیک (بین بارهای مشابه) و سازماندهی مولکولهای لایهای ناشی از جذب در سطوح جامد-محلول——— 64

شکل 4-4. نمودار زمانهای گیرش اولیه و نهایی نمونههای حاوی مقادیر مختلف سرباره کنورتور—————— 66

شکل 4-5. نمودار زمانهای گیرش اولیه و نهایی نمونههای حاوی مقادیر مختلف سرباره کوره قوس الکتریکی——- 67

شکل 4-6. نمودار زمانهای گیرش اولیه و نهایی نمونههای حاوی مقادیر مختلف سرباره گرانوله شده کوره بلند—— 67

شکل 4-7. نمودار استحکام فشاری نمونههای حاوی درصدهای مختلف سرباره کنورتور بر حسب عمر ملات——– 70

شکل 4-8. نمودار استحکام فشاری نمونههای حاوی درصدهای مختلف سرباره کوره قوس الکتریکی بر حسب عمر ملات 70

شکل 4-9. نمودار استحکام فشاری نمونههای حاوی درصدهای مختلف سرباره گرانوله شده کوره بلند بر حسب عمر ملات 71

شکل 4-10. نمودار استحکام خمشی نمونههای حاوی درصدهای مختلف سرباره کنورتور بر حسب عمر ملات——- 71

شکل 4-11. نمودار استحکام خمشی نمونههای حاوی درصدهای مختلف سرباره کوره قوس الکتریکی بر حسب عمر ملات 72

شکل 4-12. نمودار استحکام خمشی نمونههای حاوی درصدهای مختلف سرباره گرانوله شده کوره بلند بر حسب عمر ملات 72

شکل 4-13. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه مرجع (الف- 7 روزه، ب- 90 روزه)—————— 73

شکل 4-14. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه حاوی 30% سرباره کنورتور (BOF30) (الف- 7 روزه، ب- 90 روزه) 73

شکل 4-15. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه حاوی 30% سرباره کوره قوس الکتریکی (EAF30) (الف- 7 روزه، ب- 90 روزه)———————————————————————————————- 74

شکل 4-16. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه حاوی 30% سرباره گرانوله شده کوره بلند (GBF30) (الف- 7 روزه، ب- 90 روزه)———————————————————————————————- 74

شکل 4-17. نمودار پراش پرتوی ایکس از نمونههای مختلف خمیری سخت شده پس از 90 روز—————– 75

شکل 4-18. مقایسه وضعیت سیالیت دوغابهای ساخته شده از مخلوطهای مختلف حاوی 30% سرباره با نمونه مرجع 76

شکل 4-19. نمودار زمانهای گیرش اولیه و ثانویه نمونههای مختلف جهت بررسی اثر فعالساز قلیایی بر گیرش—— 77

شکل 4-20. نمودار استحکام فشاری نمونههای ملات بر حسب عمر ملات———————————– 78

شکل 4-21. نمودار استحکام خمشی نمونههای ملات بر حسب عمر ملات———————————– 78

شکل 4-23. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه حاوی مخلوط دو سرباره فولادسازی بهمراه فعالساز (B-E-CaCl2) (الف- 7 روزه، ب- 90 روزه)—————————————————————————— 80

شکل 4-24. نمودار زمانهای گیرش اولیه و ثانویه نمونههای حاوی مقادیر 50-0% سرباره کنورتور—————- 81

شکل 4-25. نمودار زمانهای گیرش اولیه و ثانویه نمونههای حاوی 40% سرباره کنورتور بهمراه 4-5/0 % نانو سیلیس 81

شکل 4-26. نمودار زمانهای گیرش اولیه و ثانویه نمونههای حاوی 50% سرباره کنورتور بهمراه 4-5/0 % نانو سیلیس 82

شکل 4-27. نمودار استحکام فشاری نمونههای حاوی نمونههای حاوی مقادیر 50-0% سرباره کنورتور بر حسب عمر ملات 84

شکل 4-28. نمودار استحکام فشاری نمونههای حاوی نمونههای حاوی 40% سرباره کنورتور بهمراه 4-5/0 % نانو سیلیس 84

شکل 4-29. نمودار استحکام فشاری نمونههای حاوی نمونههای حاوی 50% سرباره کنورتور بهمراه 4-5/0 % نانو سیلیس 85

شکل 4-30. نمودار استحکام خمشی نمونههای حاوی نمونههای حاوی مقادیر 50-0% سرباره کنورتور بر حسب عمر ملات 85

شکل 4-31. نمودار استحکام خمشی نمونههای حاوی نمونههای حاوی 40% سرباره کنورتور بهمراه 4-5/0 % نانو سیلیس 86

شکل 4-32. نمودار استحکام خمشی نمونههای حاوی نمونههای حاوی 50% سرباره کنورتور بهمراه 4-5/0 % نانو سیلیس 86

شکل 4-33. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه حاوی 40% سرباره کنورتور (BOF40) با بزرگنماییهای مختلف 88

شکل 4-34. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه حاوی 50% سرباره کنورتور (BOF50) با بزرگنماییهای مختلف 88

 

فصل اول

 

مقدمه

از زمان گسترش صنعت و در پی آن گسترش تولید مواد صنعتی، بشر همواره با موادی مواجهه داشته که به صورت غیر عمد و ناخواسته در کنار محصول اصلی تولید شده­اند. برخی این مواد را زائد[1]نامیده و آنها را بلا استفاده می­دانستند و برخی دیگر از این مواد به عنوان محصولات فرعی[2]نام برده و عقیده دارند که از این مواد هم می­توان در کاربردهایی دیگر بهره جست. در این ­باره صنعت آهن و فولاد هم مستثنی نبوده و همواره با تولید

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

 

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد ساوه

دانشکده فنی و مهندسی-گروه مواد

پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی‌ارشد “M.Sc”

در رشته مهندسی مواد – شناسایی و انتخاب مواد مهندسی

عنوان :

اثر گرافن بر خواص فشاری نانوکامپوزیت مس-گرافن

استاد راهنما:

دکتر محمد ذاکری

استاد مشاور:

دکتر علی نظری

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

چکیده………………………………… 1

فصل اول : کلیات پژوهش

1-1- مقدمه……………………………….. 3

فصل دوم : مروری بر منابع تحقیقاتی

2-1- مشخصات مس……………………………….. 6

2-2- پنج روش اساسی برای تولید پودر مس وجود دارد که عبارتند از…… 7

2-2-1- رسوب الکترولیتی پودر مس…………………………………. 7

2-2-2- احیای گازی اکسید مس…………………………………. 8

2-2-3- اتمیزه کردن………………………………… 9

2-2-4- رسوب پودر مس از محلول سولفات مس با آهن…………… 10

2-3- تاریخچه گرافن………………………………… 10

2-4- معرفی گرافن………………………………… 11

2-5- روند تحقیقات انجام شده برروی گرافن……………………….. 13

2-6- خواص گرافن………………………………… 14

2-6-1- چگالی………………………………… 14

2-6-2- رسانایی گرمایی………………………………… 14

2-6-3- رسانایی الکتریکی………………………………… 14

2-6-4- مساحت سطحی ویژه……………………………….. 14

2-6-5- مقاومت مکانیکی………………………………… 14

2-6-6- مدول یانگ………………………………….. 15

2-6-7- مقامت در برابر شکست…………………………………. 15

2-7- کاربرد های گرافن………………………………… 15

2-8- روش های تولید گرافن………………………………… 16

2-8-1- روش‌ پوسته پوسته کردن میکرومکانیکی………………………… 18

2-8-2- روش رشد همبافته……………………………….. 19

2-8-3- روش رسوب نشانی بخار شیمیایی (CVD)……………………… 20

2-8-4- روش تهیه گرافن از اکسید گرافیت………………………………. 21

2-9- نانوکامپوزیت ها……………………………….. 22

2-10- آلیاژسازی مکانیکی………………………………… 22

2-11- انواع فرایند های آلیاژسازی مکانیکی………………………. 23

2-11-1- آسیاب کاری مکانیکی (سایش مکانیکی)………………… 23

2-11-2- آسیاب کاری واکنشی (مکانوشیمیایی)……………………… 23

2-11-3- آسیاب کاری تبریدی………………………………… 23

2-12- انواع آسیاب های مورد استفاده در آلیاژسازی مکانیکی………… 24

2-12-1-آسیاب گلوله ای سیاره ای………………………………… 24

2-21-2- آسیاب های گلوله ای ارتعاشی………………………………… 24

2-12-3- آسیاب های گلوله ای غلتشی………………………………… 25

2-12-4- آسیاب های گلوله ای شافتی………………………………… 26

2-12-5- آسیاب های گلوله ای مغناطیسی………………………………… 26

2-13- برخی از مهمترین کاربردهای روش آلیاژسازی مکانیکی…………. 27

2-14- متغییرهای فرآیند روش آلیاژسازی مکانیکی………………. 27

2-14-1- نوع آسیاب…………………………………. 27

2-14-2- زمان آسیاب کاری………………………………… 28

2-14-3- نسبت وزنی گلوله به پودر……………………………….. 28

2-14-4- میزان پر شدن محفظه آسیاب………………………….. 28

2-14-5- اتمسفر درون محفظه آسیاب…………………………………. 29

2-14-6- درجه حرارت…………………………………. 29

2-14-7- جنس، اندازه و توزیع اندازه گلوله های آسیاب…………… 29

2-15- مبانی فرآیند آلیاژسازی مکانیکی………………………………… 30

2-15-1- مخلوط شدن ذرات پودر مواد اولیه…………………………. 31

2-15-2- افزایش قابل ملاحظه نواقص کریستالی…………………. 31

2-15-3- انتقال جرم بین ذرات پودر………………………………… 33

2-16- تحقیقات انجام شده بر کامپوزیت های تقویت شده با گرافن…… 33

2-16-1- نانو کامپوزیت آلومینیوم/گرافن……………………………… 33

2-16-2- نانو کامپوزیت مس/گرافن و نیکل/گرافن………………….. 35

2-16-3- نانو کامپوزیت اپوکسی/گرافن………………………………. 36

فصل سوم : روش تحقیق (مواد و روش کار)

3-1- مواد اولیه……………………………….. 39

3-2- طراحی آزمون به روش تاگوچی………………………………… 39

3-3- آلیاژسازی و آسیاب کاری مکانیکی………………………………… 41

3-3-1- دستگاه آسیاب…………………………………. 41

3-3-2- مراحل آلیاژسازی مکانیکی………………………………… 41

3-3-3- قالب…………………………………. 42

3-4- آزمایش بررسی و ارزیابی فازی ذرات پودری توسط پراش اشعهX……..

3-4-1- محاسبه اندازه دانه و کرنش شبکه……………………………….. 43

3-5- دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی………………………………… 44

3-6- دستگاه طیف سنجی رامان……………………………….. 44

3-7- آزمایش اندازه گیری چگالی و درصد تخلخل…………………………. 44

3-8- سختی سنجی………………………………… 45

3-9- آزمایش استحکام فشاری………………………………… 46

فصل چهارم : نتایج

4-1- بررسی مورفولوژی ذرات پودر آسیاب کاری شده………………………. 48

4-2- مطالعه پودرهای آسیاب شده با آنالیز پراش اشعه……………………. 52

4-2-1- تغییرات فازی در حین آلیاژسازی مکانیکی……………………….. 52

4-2-2- اندازه دانه و میکرو کرنش شبکه……………………………….. 54

4-3- طیف سنجی رامان………………………………… 56

4-4- بررسی چگالی نمونه ها……………………………….. 57

4-5- بررسی نتایج سختی سنجی………………………………… 60

4-6- بررسی نتایج استحکام فشاری………………………………… 63

4-7- بررسی سطح شکست نمونه ها توسط………………………………… 66

4-8- بررسی نتایج بدست آمده توسط نرم افزار کوآلتک……………….. 68

4-8-1 بررسی نتایج استحکام فشاری………………………………… 68

4-8-1-1- تاثیر درصد گرافن بر استحکام فشاری…………………….. 68

4-8-1-2- تاثیر زمان آسیاب کاری بر استحکام فشاری……………….. 69

4-8-1-3- تاثیر فشار پرس بر استحکام فشاری……………………….. 69

4-8-1-4- تاثیر دمای زینتر بر استحکام فشاری………………………….. 70

4-8-1-5- میزان تاثیر پارامتر های چهار گانه بر استحکام فشاری…………… 71

4-8-1-6- نمونه بهینه پیشنهادی تاگوچی برای استحکام فشاری……………. 71

4-8-2 بررسی نتایج سختی………………………………… 72

4-8-2-1- تاثیر درصد گرافن بر سختی………………………………… 72

4-8-2-2- تاثیر زمان آسیاب کاری بر سختی………………………………… 72

4-8-2-3- تاثیر فشار پرس بر سختی………………………………… 73

4-8-2-4- تاثیر دمای زینتر بر سختی………………………………… 74

4-8-2-5- میزان تاثیر پارامتر های چهار گانه بر سختی…………….. 74

4-8-2-6- نمونه بهینه پیشنهادی تاگوچی برای سختی………………. 75

4-8-3- بررسی نتایج چگالی………………………………… 75

4-8-3-1- تاثیر درصد گرافن بر چگالی………………………………… 75

4-8-3-2- تاثیر زمان آسیاب کاری بر چگالی………………………………… 76

4-8-3-3- تاثیر فشار پرس بر چگالی………………………………… 76

4-8-3-4- تاثیر دمای زینتر بر چگالی………………………………… 77

4-8-3-5- میزان تاثیر پارامتر های چهار گانه بر چگالی………………… 77

4-8-3-6- نمونه بهینه پیشنهادی تاگوچی برای چگالی………………… 78

فصل پنجم : نتیجه گیری

5-1- نتیجه گیری………………………………… 80

5-2- پیشنهادها……………………………….. 82

فهرست منابع

منابع………………………………… 84

چکیده:

گرافن یکی از مواد کریستالی دو بعدی است که در سال های اخیر شناسایی و تحلیل شده است. این ماده جدید ویژگی های منحصر به فرد زیادی دارد از جمله استحکام، هدایت حرارتی و الکتریکی بسیار بالا می باشد. از گرافن بعنوان ماده ای برای افزایش استحکام، سختی، هدایت الکتریکی و نیز هدایت حرارتی در نانو کامپوزیت های مس استفاده می شود. در این پژوهش از گرافن بعنوان فاز تقویت کننده در نانو کامپوزیت مس/گرافن جهت بهبود خواص مکانیکی استفاده شده است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

 

دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

پایان‌نامه تحصیلی جهت اخذ مدرک کارشناسی ارشد

در رشته مهندسی مواد_شناسایی، انتخاب و روش ساخت مواد مهندسی

دانشکده مکانیک

عنوان:

بررسی فرم پذیری فولادهای کم کربن تجاری و تاثیر آن بر شکل پذیری قطعه تودری پژو

اساتید راهنما:

دکتر حمید خرسند

دکتر علی شکوه فر

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

فصل اول

مقدمه…………………………….. 1

فصل دوم

1-2- فولادهای کم کربن……………………………. 3

2-2- پوشش ها و فولاد های مخصوص……………………………… 6

3-2- گالوانیزه………………………….. 7

1-3-2- پوشش روی……………………………. 7

2-3-2- گالوانیزه گرم…………………………… 8

4-2- شکل پذیری……………………………. 9

5-2- منحنی های حد شکل پذیری (FLD)…………………………..11

1-5-2- اصول و تعریف…………………………….. 11

2-5-2- روش های تعیین دیاگرام های حد شکل دهی………………….. 12

1-2-5-2- روش های تئوری……………………………. 13

2-2-5-2- روش های عملی……………………………. 15

1-2-2-5-2- روش Marciniak……………………………

2-2-2-5-2- روش Nakazima……………………………

3-5-2- تهیه نمونه جهت آزمون FLD…………………………….

4-5-2- گرید بندی……………………………. 17

5-5-2- اندازه گیری کرنش جهت رسم منحنی FLD…………………………….

6-5-2- نموار های حد شکل دادن-یافته های تجربی……………………………. 23

7-5-2- عوامل موثر بر نمودار های حد شکل پذیری……………………………. 24

1-7-5-2- اثر قطر گریدهای حک شده بر سطح ورق……………………………. 25

2-7-5-2- اثر ضخامت ورق……………………………. 25

3-7-5-2- اثر توان کار سختی (n) …………………………..26

4-7-5-2- اثر ناهمسانگردی ((r …………………………..

5-7-5-2- اثر اصطکاک…………………………….. 26

8-5-2- کاربردهای FLD…………………………….

6-2- ظاهر سطح……………………………. 30

7-2- یکنواختی محصول……………………………. 32

8-2- نگاهی اجمالی به روند کلی فرآیند نورد سرد در مجتمع فولاد مبارکه…….. 32

1-8-2- اسید شویی……………………………. 34

2-8-2- نورد تاندم…………………………… 35

3-8-2- بازپخت………………………….. 37

4-8-2- اسکین پس………………………….. 38

5-8-2- تمپر میل………………………….. 39

9-2- ریز ساختار در حالت کار سرد…………………………… 39

10-2- انرژی ذخیره شده ناشی از تغییر شکل پلاستیک………………. 40

11-2- عملیات حرارتی آنیل فلزات تغییر شکل پلاستیک یافته…….. 40

1-11-2- بازیابی……………………………. 41

1-1-11-2- عوامل موثر بر بازیابی……………………………. 42

2-1-11-2- تغییرات ساختاری حین بازیابی…………………………… 42

2-11-2- تبلور مجدد…………………………… 42

1-2-11-2- عوامل موثر بر تبلور مجدد…………………………… 44

3-11-2- رشد دانه…………………………… 44

1-3-11-2- رشد نرمال دانه…………………………… 44

2-3-11-2- رشد غیر نرمال دانه…………………………… 45

فصل سوم

1-3- ماده اولیه…………………………… 46

2-3- خواص مکانیکی……………………………. 46

3-3- منحنی های حد شکل پذیری (FLD)………………………….. 46

4-3- گریدبندی ورق ها و اندازه گیری در صد کرنش ها در مناطق با ریسک بالا در قطعه تودری پژو405……48

5-3- آزمون ضریب اصطکاک…………………………….. 49

6-3- اندازه گیری زبری سطح……………………………. 49

فصل چهارم

1-4- ترکیب شیمیایی……………………………. 50

2-4- خواص مکانیکی……………………………. 50

3-4- پارامترهای شکل پذیری (nوr)………………………….. 56

4-4- منحنی های حد شکل پذیری (FLD) …………………………..60

5-4- تاثیر روانکار بر منحنی های حد شکل پذیری (FLD) …………..62

6-4- بررسی امکان تولید قطعه تودری با استفاده از ورق های ST14، IF بدون پوشش و IF پوشش دار……..64

7-4- مقایسه ضرایب اصطکاک ورق ها …………………………..76

8-4- کیفیت سطحی……………………………. 78

فصل پنجم

نتیجه گیری……………………………. 81

مراجع……………………………. 82

چکیده:

ورق های فولادی به طور گسترده ای در صنایع مختلف از جمله صنعت خودرو سازی کاربرد دارند. علت استفاده وسیع از این ورق ها به استحکام بالا، قابلیت جوش آسان و همچنین در دسترس بودن با قیمت مناسب بر می گردد. اما علت اصلی و مهم استفاده گسترده این ورق ها، قابلیت تغییر شکل به قطعات و شکل های پیچیده است. در شکل دهی ورق های فلزی بررسی حد تحمل یک فلز در مقابل کرنش های مختلف با استفاده از منحنی FLD (منحنی حد شکل پذیری) انجام می شود. در این پژوهش منحنی های FLD برای سه نوع ورق ST14، IF بدون پوشش و IF پوشش دار رسم شد و سپس رفتار این سه ورق در قالب، برای تولید قطعه تو دری پژو 405 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که منحنی های FLD برای هر سه ورق به یکدیگر نزدیک است و امکان تولید قطعه فوق با توجه به این منحنی ها امکانپذیر می باشد. اما با توجه به شرایط اصطکاکی که بین قالب و ورق هنگام تولید ایجاد می شود، هنگام استفاده از ورق های بدون پوشش، قطعه دچار پارگی شد.

فصل اول: مقدمه

مقدمه:

شکل دهی ورق های فلزی بخش گسترده ای از تغییر شکل فلزات می باشد که از دیرباز مورد توجه صنعتگران و محققین بوده است و با گذشت زمان در تکامل فرآیند شکل دهی ورق های فلزی پیشرفت های وسیعی صورت گرفته است. ایده تغییر شکل ورق های فلزی تقریبا یک قرن پیش با شکل دهی و ساخت ظروف آشپزخانه و ساخت اشیاء هنری براساس آزمایش ها و روش های تجربی صنعتگران شکل گرفت و با پیشرفت های علمی ناشی از تحقیقات محققان و صنعتگران، روش های تجربی پایه علمی به خود گرفت و امروز به صورت یک فرآیند پیچیده و با اهمیت صنعتی در آمده است به نحوی که توان ساخت قطعات با روش شکل دهی ورق های فلزی یکی از مهمترین ارکان اقتصادی یک کشور به خصوص در صنایع خودرو تلقی می گردد.

از جمله ویژگی های تولید قطعات با این روش، انعطاف پذیری و قابلیت شکل پذیری زیاد، کمی وزن، سطح خوب و هزینه کمتر ساخت ورق های فلزی است. با این روش می توان قطعات با اشکال پیچیده را تولید کرد که ساخت آنها با روش های دیگر شکل دهی فلزات مشکل و پر هزینه است. شکل دهی ورق های فلزی با اغلب فرآیند های شکل دادن حجمی متفاوت است. در شکل دهی ورق فلزی کشش حاکم است در حالی که فرآیند های شکل دادن حجمی به طور عمده فشاری اند. به علاوه غالبا یک سطح یا هر دو سطح نواحی تغییر شکل آزاد است (یعنی ابزار آنها را نمی گیرد). در فرآیند تغییر شکل ورق ها، ورق تحت تاثیر خم، واخم، کشش و اتساع و یا ترکیبی از آنها قرار می گیرد. بنابراین در این فرآیند تغییرات فیزیکی محسوسی در ورق ایجاد می شود و غالبا با تغییر شکل های بزرگ که سبب پیچیده شدن فرآیند می شود روبرو هستیم و در نتیجه تحلیل این فرآیند کار خیلی ساده ای نیست. برای ورق های فلزی با خواص مادی متفاوت، تغییر شکل های حاصله در اثر اعمال نیروهای مشابه می توانند کاملا متفاوت باشند.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید