مقاله در مورد رفتار خزشی آلیاژهای لحیم بدون سرب ZnCuAl

اختصاصی از هایدی مقاله در مورد رفتار خزشی آلیاژهای لحیم بدون سرب ZnCuAl دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

 تعداد صفحه125

بخشی از فهرست مطالب

فهرست مطالب

چکیده   1

مقدمه                                                                                                                              2

فصل دوم مروری بر منابع                                                                                                       4

1-2- تاریخچه لحیم   5

2-2- مشکلات زیست محیطی سرب   5

1-2-2- مفهوم بدون سرب   5

2-2-2- علت محدود کردن مصرف سرب   5

3-2- معیارها و اصول کلی برای انتخاب لحیم­های بدون سرب   6

4-2- سیستم­های لحیم بدون سرب پیشنهادی و خواص آن­ها   7

5-2- لحیم­های دما بالا   7

1-5-2- لحیم­های دما بالای Zn-3Cu-xAl 8

6-2- مروری بر خزش آلیاژهای لحیم   10

1-6-2- تعریف خزش   10

2 -6 -2- منحنی خزش   11

3-6-2- فرآیندهای تغیر شکل در خزش   15

1-3-6-2- لغزش نابجایی   16

2-3-6-2- خزش نابجایی   16

3-3-6-2- خزش نفوذی   19

4-3-6-2-  لغزش مرزدانه­ای   21

4-6-2- روش­های انجام آزمون خزش   22

1-4-6-2- خزش فروروندگی با فرورونده استوانه­ای   23

1-1-4-6-2- تحلیل آزمون خزش فروروندگی   24

5-6-2-خواص خزشی روی و آلیاژهای آن   27

1-5-6-2- رفتار خزش فروروندگی با فرورونده استوانه­ای آلیاژهای لحیم دما بالای Zn-Sn  27

7-2 آزمون سنبه برشی   29

1-7-2- استحکام برشی آلیاژهای لحیم بدون سرب دما بالای Zn-Sn  31

8-2 اندازه­گیری سختی گرم   33

فصل سوم مواد اولیه و روش انجام آزمایش­ها                                                                                34

1-3- تهیه مواد اولیه   35

2-3- ذوب و ریخته­گری   35

3-3- ذوب ریزی مجدد   37

4-3- متالوگرافی   37

5-3- سختی سنجی   37

1-5-3- سختی­سنجی در دمای محیط   37

2-5-3- آزمون سختی گرم   38

6-3- آزمون خزش فرورندگی   39

7-3- آزمون سنبه برشی   39

فصل چهارم نتایج                                                                                                               42

1-4- نتایج مربوط به آلیاژ Zn-3Cu-4Al 43

1-1-4- ریزساختار   43

2-1-4- نتایج آزمون خزش   45

3-1-4- نتایج آزمون سنبه برشی   50

4-1-4- نتایج آزمون سختی گرم   53

2-4- نتایج مربوط به آلیاژ Zn-3Cu-5Al 54

1-2-4- ریزساختار   54

2-2-4- نتایج آزمون خزش   56

3-2-4- نتایج آزمون سنبه برشی   60

4-2-4- نتایج آزمون سختی گرم   62

3-4- نتایج مربوط به آلیاژ Zn-3Cu-6Al 62

1-3-4- ریزساختار   62

2-3-4- نتایج آزمون خزش   64

3-3-4- نتایج آزمون سنبه برشی   68

4-3-4- نتایج آزمون سختی گرم   70

4-4- اثر افزایش درصد وزنی Al بر خواص مکانیکی آلیاژهای Zn-3Cu-xAl 70

1-4-4-اثر افزایش درصد وزنی Al بر ریزساختار آلیاژهای Zn-3Cu-xAl 70

2-4-4-اثر افزایش درصد وزنی Al بر خواص خزش فروروندگی آلیاژهای Zn-3Cu-xAl 73

3-4-4-اثر افزایش درصد وزنی Al بر استحکام آلیاژهای Zn-3Cu-xAl 76

4-4-4-اثر افزایش درصد وزنی Al بر سختی گرم آلیاژهای Zn-3Cu-xAl 78

فصل پنجم بحث                                                                                                                81

1-5-بررسی نتایج ریزساختار   81

2-5-بررسی نتایج آزمون خزشی   83

3-5- بررسی نتایج آزمون سنبه برشی   88

4-5- بررسی نتایج آزمون سختی گرم   89

فصل ششم نتیجه­گیری و پیشنهاد                                                                                          92

نتیجه­گیری   92

پیشنهادها   93

منابع   94

Abstract 97

فهرست جدول­ها

جدول 1-3- ترکیب شیمیایی اسمی آلیاژهای مورد استفاده در این تحقیق   35

جدول 1-4- توان تنشی و انرژی فعال­سازی آلیاژهای Zn-3Cu-4Al، Zn-3Cu-5Al و Zn-3Cu-6Al 74

فهرست نمودارها

شکل 1-2- منحنی خزش که نمایشگر مراحل خزش است. منحنی  (A)در آزمایش با بار ثابت و منحنی (B) در آزمایش با تنش ثابت است.   11

شکل 2-2- تاثیر تنش بر منحنی­های خزش در دمای ثابت.   14

شکل 3-2- نقشه مکانیزم­های تغییر شکل.   15

شکل 4-2- اثر نمادین تنش بر آهنگ خزش حالت پایا.   18

شکل 8-2- رابطه عمق- زمان در آزمون خزش فروروندگی با فرورونده استوانه­ای.   24

شکل 9-2- قانون توانی خزش فروروندگی با فرورونده استوانه­ای. 26

شکل 10-2- انرژی­های فعال­سازی خزش فروروندگی با فرورونده استوانه­ای.   27

شکل 11-2- منحنی­های خزش فروروندگی با فرورونده استوانه­ای در دمای K 385 مربوط به آلیاژهای (a) Zn-20Sn،  (b) Zn-30Sn و (c) Zn-40Sn.   28

شکل14-2- نمودار حاصل از آزمون سنبه برشی.   31

شکل 15-2 نمودارهای استحکام برشی آلیاژهای  (a) Zn-20Sn، (b) Zn-30Sn و (c) Zn-40Sn.   32

شکل 16-2- مقایسه (a) استحکام تسلیم و (b) استحکام نهایی آلیاژهای Zn-Sn در دماهای مختلف.   33

شکل 2-4- الگوی پراش آلیاژ Zn-3Cu-4Al در حالت ریختگی.   44

شکل 4-4- منحنی های عمق فروروندگی بر حسب زمان برای آلیاژ Zn-3Cu-4Al در دماهای (الف)
 K 345، (ب) K 375،  (ج) K 405، (د) K 420، (ه) K 445 و (ی) K 495.   46

شکل 5-4- الف) تغییرات نرخ خزش با عمق فروروندگی و ب) تغییرات نرخ خزش حالت پایا با تنش اعمالی در دمای K 420، برای آلیاژ Zn-3Cu-4Al.   47

شکل 6-4- تغییرات نرخ خزش حالت پایا همسان شده با دما و نرماله شده به مدول برشی با تنش اعمالی نرماله شده به مدول برشی، برای آلیاژ Zn-3Cu-4Al.   47

شکل 7-4- تغییرات نرخ خزش حالت پایا همسان شده با دما و نرماله شده به مدول برشی با معکوس دمای آزمون در الف) رژیم دمایی ،پایین و ب) رژیم دمایی بالا، برای آلیاژ Zn-3Cu-4Al.   48

شکل 10-4- الگوی پراش آلیاژ Zn-3Cu-4Al پس از خزش تحت شرایط MPa 200 و K 445.   50

شکل11-4- منحنی­های تنش برشی بر حسب جابه­جایی همسان شده برای آلیاژ Zn-3Cu-4Al در دماهای مختلف.   50

شکل12-4- منحنی­های SPT سه آزمون مختلف در دمای K 405 بر روی آلیاژ Zn-3Cu-4Al. این شکل نشان­دهنده قابلیت تکرارپذیری بالای آزمون سنبه برشی می­باشد.   51

شکل 13-4- تصویر نمایشی منحنی SPT که نشان دهنده ناحیه الاستیک (A1)، ناحیه بعد از تسلیم و قبل از بار بیشینه (A2)، ناحیه بعد از بار بیشینه و قبل از شکست نهایی (A3) و ناحیه شکست نهایی (A4) می باشد.   52

شکل 14-4- تغییرات USS و SYS آلیاژ Zn-3Cu-4Al با دمای آزمون.   53

شکل 15-4- تغییرات سختی با دما در آلیاژ Zn-3Cu-4Al.   53

شکل 17-4- الگوی پراش آلیاژ Zn-3Cu-5Al در حالت ریختگی.   55

شکل 19-4- منحنی های عمق فروروندگی بر حسب زمان برای آلیاژ Zn-3Cu-5Al در دماهای (الف)
K 345، (ب) K 375،  (ج) K 405، (د) K 420، (ه) K 445 و (ی) K 495.   57

شکل 20-4- تغییرات نرخ خزش حالت پایا همسان شده با دما و نرماله شده به مدول برشی با تنش اعمالی نرماله شده به مدول برشی، برای آلیاژ Zn-3Cu-5Al.   58

شکل 21-4- تغییرات نرخ خزش حالت پایا همسان شده با دما و نرماله شده به مدول برشی با معکوس دمای آزمون در الف) رژیم دمایی پایین، و ب) رژیم دمایی بالا، برای آلیاژ Zn-3Cu-5Al.   59

شکل 24-4- الگوی پراش آلیاژ Zn-3Cu-5Al پس از خزش تحت شرایط MPa 200 و K 445.   60

شکل25-4- منحنی­های تنش برشی بر حسب جابه­جایی همسان شده برای آلیاژ Zn-3Cu-5Al در دماهای مختلف.   61

شکل 26-4- تغییرات USS و SYS آلیاژ Zn-3Cu-5Al با دمای آزمون.   61

شکل27-4- تغییرات سختی با دما در آلیاژ Zn-3Cu-5Al.   62

شکل 29-4- الگوی پراش آلیاژ Znl-3Cu-6Al  در حالت ریختگی.   63

شکل 31-4- منحنی های عمق فروروندگی بر حسب زمان برای آلیاژ Zn-3Cu-6Al در دماهای (الف)
 K 345، (ب) K 375،  (ج) K 405، (د) K 420، (ه) K 445 و (ی) K 495.   65

شکل 32-4- تغییرات نرخ خزش حالت پایا همسان شده با دما و نرماله شده به مدول برشی با تنش اعمالی نرماله شده به مدول برشی، برای آلیاژ Zn-3Cu-6Al.   66

شکل 33-4- تغییرات نرخ خزش حالت پایا همسان شده با دما و نرماله شده به مدول برشی با معکوس دمای آزمون در الف) رژیم دمایی پایین، و ب) رژیم دمایی بالا، برای آلیاژ Zn-3Cu-6Al.   67

شکل 36-4- الگوی پراش آلیاژ Zn-3Cu-6Al پس از خزش تحت شرایط MPa 200 و K 445.   68

شکل37-4- منحنی­های تنش برشی بر حسب جابه­جایی همسان شده برای آلیاژ Zn-3Cu-6Al در دماهای مختلف.   69

شکل 38-4- تغییرات USS و SYS آلیاژ Zn-3Cu-6Al با دمای آزمون.   69

شکل39-4- تغییرات سختی با دما در آلیاژ Zn-3Cu-6Al.   70

شکل 42-4- نمودار مقایسه­ای XRD آلیاژهای Zn-3Cu-6Al،Zn-3Cu-5Al  و Zn-3Cu-4Al در حالت ریختگی.   73

شکل43-4- کمینه نرخ خزش در آلیاژهای Zn-3Cu-6Al،Zn-3Cu-5Al  و Zn-3Cu-6Al، تحت تنش­های مختلف و دمای (الف) K 375، (ب) K 405،(ج) K 420 و(د) K 445.   74

شکل 45-4- نمودارهای XRD آلیاژهای Zn-3Cu-6Al،Zn-3Cu-5Al  و Zn-3Cu-4Al پس از خزش تحت دمای K 445 و تنش MPa 200.   76

شکل 46-4- تغییرات استحکام نهایی آلیاژهای Zn-3Cu-4Al، Zn-3Cu-5Al و Zn-3Cu-6Al در آزمون سنبه برشی با دمای آزمون.   77

شکل 47-4- تغییرات استحکام تسلیم آلیاژهای Zn-3Cu-4Al، Zn-3Cu-5Al و Zn-3Cu-6Al در آزمون سنبه برشی با دمای آزمون.   77

شکل 48-4- تغییرات سختی بر حسب دما در آلیاژهای Zn-3Cu-xAl.   78

شکل 49-4- تغییرات ضریب نرم شدن در دماهای بالاتر از دمای گذار در آلیاژهای Zn-3Cu-xAl بر حسب درصد وزنی Al.   79

شکل 1-5- نمودار دو فازی Al-Zn.   81

شکل 2-5-نمودار سه تایی سیستم آلیاژی Zn-Al-Cu.   82

شکل 3-5- تاثیر درصد وزنی Al بر ریزساختار آلیاژهای Zn-3Cu-xAl.   82

شکل 4-5- اثر درصد وزنی Al/ Cu بر سختی آلیاژهای Zn-Cu-Al.   90

فهرست شکل­ها

شکل 5-2- اصول خزش نفوذی،  (a)جریان جای خالی در طول مرزها یا مرز دانه­ها،(b)  تشکیل ذرات در مرزهای طولی و تشکیل مناطق فقیر از ذرات در مرزهای عرضی.   20

شکل 6-2- وقوع لغزش مرز دانه­ای به صورت لغزش و صعود متوالی.   22

شکل 7-2- شمای آزمون خزش فروروندگی با فرورونده استوانه­ای.   23

شکل 12-2- تصویر SEM نمونه Zn-30Sn.   29

شکل 13-2- نمایی از دستگاه سنبه برشی.   30

شکل 1-3- سه نمای رسم شده از قالب ریخته­گری.   36

شکل 2-3- تصویر قالب ریخته­گری.   36

شکل 3-3- الف) تصویر قالب سنبه برشی مورد استفاده و ب) تصویر نمایی از قالب که نحوه قرار گیری نمونه در قالب را نشان  می­دهد.   41

شکل1-4- تصویر میکروسکپ نوری از ریزساختار آلیاژ Zn-3Cu-4Al در حالت ریختگی (الف) بزرگ­نمایی پایین و (ب) بزرگ­نمایی بالا.   43

شکل 3-4- تصویر SEM آلیاژ Zn-3Cu-4Al در حالت ریختگی (الف) بزرگ­نمایی پایین و (ب) بزرگ­نمایی بالا.   44

شکل 8-4- ریزساختار آلیاژ Zn-3Cu-4Al پس از خزش تحت شرایط MPa 400 و K 445.   49

شکل 9-4- تصویر SEM آلیاژ Zn-3Cu-4Al پس از خزش تحت شرایط MPa 400 و K 445، (الف) در بزرگ­نمایی پایین و (ب) در بزرگ­نمایی بالا.   49

شکل16-4- تصویر میکروسکپ نوری از ریزساختار آلیاژ Zn-3Cu-5Al (الف) بزرگ­نمایی پایین و (ب) بزرگ­نمایی بالا، در حالت ریختگی.   54

شکل 18-4- تصویر SEM آلیاژ  Zn-3Cu-5Al در (الف) بزرگ­نمایی پایین و (ب) بزرگ­نمایی بالا، در حالت ریختگی.   55

شکل 22-4- ریزساختار آلیاژ Zn-3Cu-5Al پس از خزش تحت شرایط MPa 400 و K 445.   59

شکل 23-4- تصویر SEM آلیاژ Zn-3Cu-5Al پس از خزش تحت شرایط MPa 400 و K 445، (الف) در بزرگ­نمایی پایین و (ب) در بزرگ­نمایی بالا.   60

شکل28-4- تصویر میکروسکپ نوری از ریزساختار آلیاژ  Zn-3Cu-6Al،(الف) بزرگ­نمایی پایین و (ب) بزرگ­نمایی بالا، در حالت ریختگی.   63

شکل 30-4- تصویر SEM آلیاژ Zn-3Cu-6Al ، در (الف) بزرگ­نمایی پایین و (ب) بزرگ­نمایی بالا، در حالت ریختگی.   64

شکل 34-4- ریزساختار آلیاژ Zn-3Cu-6Al پس از خزش تحت شرایط MPa 400 و K 445.   67

شکل 35-4- تصویر SEM آلیاژ Zn-3Cu-6Al پس از خزش تحت شرایط MPa 400 و K 445، (الف) در بزرگ­نمایی پایین و (ب) در بزرگ­نمایی بالا.   68

شکل 40-4- تصویر میکروسکپ نوری از ریزساختار (الف و ب) آلیاژ  Zn-3Cu-6Al،(ج و د) آلیاژ
 Zn-3Cu-5Alو (ه و ی) آلیاژZn-3Cu-4Al ، در حالت ریختگی.   71

شکل 41-4- تصویر SEM (الف و ب) آلیاژ  Zn-3Cu-6Al،(ج و د) آلیاژ Zn-3Cu-5Al و (ه و ی) آلیاژ
Zn-3Cu-4Al ، در حالت ریختگی.   72

شکل 44-4- تصویر SEM از ریزساختار (الف و ب) آلیاژ  Zn-3Cu-6Al،(ج و د) آلیاژ Zn-3Cu-5Al و
 (ه و ی) آلیاژ Zn-3Cu-4Al ، پس از خزش تحت دمای K 445 و تنش MPa 400.   75

چکیده

در این تحقیق رفتار خزشی آلیاژهای Zn-3Cu-4Al، Zn-3Cu-5Al و Zn-3Cu-6Al که به­عنوان
 لحیم­های بدون سرب با کاربردهای فوق دما بالا پیشنهاد شده­اند، به روش خزش فروروندگی با فرورونده استوانه­ای تحت تنش ثابت در محدوده MPa 800-70 و بازه دمایی K 495-345 به مدت 3600 ثانیه در حالت ریختگی مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی­های ریزساختاری این آلیاژها نیز به­وسیله میکروسکپ نوری، SEM و XRD انجام شد. رفتار خزشی این آلیاژها نشان داد که آلیاژ Zn-3Cu-4Al دارای کمترین نرخ خزش و یا بیشترین مقاومت خزشی می­باشد. بنابراین افزایش درصد وزنی Al در این آلیاژها منجر به افزایش نرخ خزش و کاهش مقاومت خزشی می­شود. این پدیده مربوط به کروی شدن ساختار یوتکتیک لایه­ای و استحاله چهارتایی α + ε  T΄ +

اشتراک بگذارید:

گزارش مشکل/شکایت