دانلود تحقیق آنالیز فلزات

اختصاصی از یارا فایل دانلود تحقیق آنالیز فلزات دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:60

فهرست مطالب:

مقدمه و سپاسگذاری
آزمایشگاه شیمی
کوانتومتر:
شیمی¬تر:
دستگاه جذب اتمی:
آزمایش تعیین درصد سیلیکون در چدن و فولاد:
تعیین درصد قلع و سرب در بابیت:
به عنوان نمونه در این آزمایش:
آزمایشگاه مکانیکی
تئوری:
مکانیزم¬های مقاوم شدن:
کارهای انجام شده:
روش اندازه¬گیری تنش تسلیم y.s (روش نهایی offset method ):
انواع فک¬ها:
پارامترهای نمونه آزمایشی:
تهیه نمونه¬های آزمایشی فولاد:
آزمایش تعیین استحکام جوش:
انواع استانداردها:
آزمایشگاه متالوگرافی
تئوری آزمایش:
نمونه¬برداری ار قطعه مورد نظر:
مانت کردن:
آماده کردن سطح نمونه:
- سنگ زدن:
- سنباده زنی:
پولیش کردن و صیقل دادن نمونه:
- پولیش مکانیکی:
نوع فلزات نمونه    دانه بندی سنباده    پودر آلومینا        دوردیسک
- پولیش الکترولیتی (الکتروپولیش)
- اچ کردن:
بررسی میکروسکوپی:
معرفی چند محلول اچ کننده:
فعالیت های مطالعاتی
وسائل مصنوعی زیست- پزشکی
فولادهای زنگ نزن (Stainless Steel)
تیتانیم و آلیاژهای تیتانیم:
- اجتماع وسایل (Integrity of Devices)
خواص فولادهای دوگانه (Duplex Stainless Steel)
- قابلیت انبساطی
ترموشیمی:
فصل 9- نمودارهای فاز:
آلومینیم و آلیاژهای آن:
گروه آلیاژی
عنصر آلیاژی
نوع آلیاژ از نظر عملیات حرارتی
خواص مشخصه اصلی آلیاژ
عمده ترین عیوب میکروسکوپی در آلیاژهای Al – Si
بررسی فرآیند ریخته گری کپی ای (replicast)
به طور کلی مزایای استفاده از این روش را می توان به صورت زیر خلاصه نمود:
فعالیت های عملی
طراحی قالب

آزمایشگاه شیمی

به طور کلی آنالیز فلزات مختلف که به مرکز وارد می شوند در این آزمایشگاه صورت می گیرد. کل امور مربوط به این آزمایشگاه را می توان به دو قسمت تقسیم کرد.

1) کوانتومتری             2) شیمی تر

دستگاه کوانتومتری موجود در این مرکز قادر به آنالیز 20 عنصر در فزلاتی با پایه Fe، Al و Cu می باشد یعنی برنامه ریزی و امکانات به کار گرفته شده در آن برای آنالیز فلزات با این سه پایه می باشد. البته در مواردی که بعداً ذکر خواهد شد فلزاتی که پایه آهن، آلومینیم و یا مس داشته باشند نیز ممکن است با شیمی تر آنالیز شوند و یا در مواردی برای مطمئن شدن از نتیجه به دست آمده از دستگاه کوانتومتر آنالیز فلز مربوط را مجدداً با شیمی تر انجام می دهند زیرا دقت عمل در شیمی تر بالاتر است.

در شیمی تر هم روش ها و دستگاه های مختلفی جهت آنالیز وجود دارد. بدین دلیل نام این روش ها را شیمی تر گذاشته اند که نمونه ها در این روش باید به صورت محلول باشد. از جمله دستگاه­های مورد استفاده در این قسمت می توان از دستگاه جذب اتمی، اسپروفتومتری، اشترولاین (تشخیص کربن و سیلیکون) نام برد.

کوانتومتر:

همانطور که گفته شد کوانتومتر موجود در این مرکز قادر به آنالیز فلزاتی می باشد که پایه آهن یا آلومینیوم یا مس دارند، و برای فزلت با پایه های دیگر برنامه ریزی نشده است. نمونه مورد استفاده در این دستگاه باید حداقل ابعاد 2 × 2 سانتی متر داشته باشد تا بتواند دریچه محفظه نمونه دستگاه را به طور کامل بپوشاند. همچنین باید سطح آن سنگ خورده و گونیا باشد. ابتدا با ولتاژ بالا (8 کیلوولت) یک جرقه (spark) زده می شود تا هم سطح نمونه عمق پیدا کند و هم آلودگی های سطحی از بین برود. بعد یک جرقه با ولتاژ 5 کیلو ولت زده می شود که مقداری از جسم را به صورت بخار در می آورد. بعد اشعه های مربوط به عناصر مختلفی که ما آنها را برای آنالیز انتخاب کرده ایم به سمت این بخار فلزی تابانده می شوند که عناصری که در بخار فلز باشند اشعه مربوط به خود را منعکس می کند که این اشعه ها به یک منشور برخورد کرده و بدین وسیله هم مرکز ی شوند. بعد از عبور از منشور به آشکارساز (detector) برمی خورند که آشکارساز اشعه های با طول موج های مختلف را از هم جدا کرده و هم کدام را به سمت فتوسل مربوط به آن گسیل می دارد که فتوسل آن را به امواج الکتریکی تبدیل می کند.

کل محفظه ای که اشعه های نور در آن طی مسیر می کند تحت خلأ می باشد تا اشعه ها از مسیر خود منحرف نشوند. همچنین در محل جرقه گاز آرگون وجود دارد. از نظر زمانی از لحظه شروع کار در پنج ثانیه اول هوا از جلو نمونه خارج می شوند و جای آن را گاز آرگون می گیرد. به مدت 10 ثانیه جرقه اول زده می شود و 5 ثانیه جرقه دوم زده می شود و 5 ثانیه هم محاسبه طول می کشد. کوانتومتر موجود در اینجا از نوع نشری (emission) است. البته برای کار با کوانتومتر مواردی را باید در نظر داشت. مثلاً چدن ها را نمی توان با این دستگاه آنالیز کرد و این به دلیل گرافیت آزادی است که در این ها وجود دارد. لذا قبل از آنالیزچدن ها با کوانتومتر باید آنها را به صورت چدن سفید در آورد که اصطلاحاً به این کار پولکی کردن می گویند. عمل پولکی کردن به وسیله دستگاهی به نام بازگداز (remelting) صورت می گیرد. یعنی چدن را ذوب کرده (اتمسفر خنثی آرگون) و بعد سریع آن را در یک قالب به شکل پولک منجمد م یکننند تا گرافیک به صورت آزاد در نیاید. عمل پولکی گردن در مورد نمونه هایی که به صورت پودر یا خرده ریزه هستند هم صورت می گیرد. با توجه به این که دستگاه بازگداز دارای یک کوره القای است که دمای بسیار زیادی در حدود 1500 درجه سانتیگراد می کند، لذا از این دستگاه نمی توان برای پولکی کردن غیرآهنی که نقطه ذوب پایینی دارند، استفاده کرد. محدودیت دیگردر مورد چدن های نشکن است که باید حتماً منیزیم باقی مانده را در آنها اندازه گیری کرد. چون منیزیم نیز در دمای ذوب چدن فشار بخار بالایی دارد لذا منیزیم باقی مانده را از روی قطعه اصلی و از طریق شیمی تر اندازه گیری می کنند. منیزیم عمل کروی کردن گرافیک را در چدن نشکن انجام می دهد. همچنین در موقع کار با دستگاه کوانتومتر و تفسیر آنالیز به دست آمده باید دو مورد را در نظر بگیریم: 1- فرایند تولید       2- نوع آلیاژ

مثلاً در مورد فولادها باید دقت کنیم سطح فولاد دکربوره، کربوره یا... نشده باشد و یا عملیات سطحی دیگری نظیر سخت کردن القایی، نیتریده کردن سطح یا بریزه کردن، CVD، PVD یا... انجام نشده باشد که در این صورت لایه­ای که روی سطح را پوشانده است با روش مکانیکی یا به وسیله اسید باید از بین برد و از زیر آن نمونه برداشت. همچنین در مورد فولادها چون اکثراً دارای گوگرد کمی هستند لذا منحنی داخل دستگاه در مورد درصدهای کم گوگرد صادق است. اما فولادهای خوش تراش را که گوگرد بالاتری نسبت به تمام فولادها دارند ( حدود 2/0% ) نمی­توان با دستگاه کوانتومتر آنالیز کرد و دستگاه یا نتیجه بیش از حد (over) می­دهد یا مقداری بی­معنی حاصل می­کند. لذا این فولادها را با روش شیمی­تر آنالیز    می­کنیم.

همچنین از موارد مهم دیگر در مورد تفسیر آنالیز، در نظر گرفتن روش تولید است مثلاً در فورج ممکن است دکربوره شدن در سطح را داشته باشیم یا در ریخته­گری ممکن است جدایش در ساختار به وجود آید که همه این­ها باید در نظر گرفته شوند.

در مورد خاک­ها و فروآلیاژها و همچنین در مورد آهن اسفنجی باید به دلیل ناهمگنی ماده از چند نقطه نمونه­برداری کرد.

شیمی­تر:

از این روش برای آنالیز فولادها و چدن­ها و خاک­ها و فروآلیاژها و آلومینیم و مس استفاده می­شود. به طور کلی می­توان این روش را به چهار قسمت تقسیم کرد:

1- فلزات با پایه آهن: منگنز، نیکل، مولیبدنوم، مس و کروم این فلزات را با کمک دستگاه اشترولاین و سیلیکون و فسفر این فلزات را با کمک دستگاه اسپکتروفتومتر آنالیز می­کنیم.

2- فلزات با پایه مس: چون درصد مس بالاست باید با کمک دستگاه الکترولیز اندازه­گیری که در روی کاتد مس و روی آند سرب می­نشیند و در نهایت اگر محلول باقی مانده را از صافی بگذرانیم قلع روی کاغذ صافی می­ماند که با سوزاندن کاغذ صافی در کوره و وزن کردن آن مقدار قلع را تعیین می­کنیم. بقیه عناصر در این آلیاژها را با دستگاه جذب اتمی تعیین می­کنیم.

3- فلزات با پایه آلومینیم: عناصر موجود در این­ها را با کمک دستگاه جذب اتمی آنالیز می­کنیم.

4- نمونه­هایی که جزو پایه مس حساب می­شوند اما در حقیقت سرب و قلع بالایی دارند (بابیت) که روش تعیین عناصر در آنها در آخر گفته خواهد شد.

دستگاه جذب اتمی:

دستگاه جذب اتمی موجود در مرکز همه عناصر، به غیر از سیلیکون و سرب و کربن و گوگرد را آنالیز می­کند. سیلیکون و سرب به دلیل نداشتن لامپ مربوط و این که درجه حرارت لازم برای آنالیز این­ها بالاتر از حد توان دستگاه می­باشد و کربن و گوگرد را به دلیل که در شعله دستگاه سوخته و از بین می­روند، نمی­توان با این دستگاه آنالیز کرد.

نمونه­های این دستگاه باید به صورت محلول باشند به طوری که غلظت عنصر مورد نظر ما در آن محلول در حد ppm باشد. لذا برای تهیه نمونه مقدار 5/0 گرم از فلز مورد نظر را با ترازوی دقیقی که دقت آن 0001/0 گرم (با خطای 00005/0 گرم) می­باشد، وزن می­کنیم و آن را در بِشِر می­ریزیم و یک یا مخلوطی از چند اسید را برای حل کردن آن فلز به آن می­افزاییم. وقتی فلز به طور کامل در اسید حل شد حجم نمونه را به 100 سانتی­متر مکعب می­رسانیم. البته مقدار اسید طوری انتخاب می­شود که بتواند فلز را کاملاً در خود حل کند. در بعضی مواقع امکان دارد حجم نهایی را به 50 سانتی­متر مکعب برسانیم که اگر محلول غلیظ بود دستگاه نمی­تواند آنالیز درستی به ما نشان دهد و over می­دهد که نشان­دهنده غلظت بیش از حد محلول است که باید آن را رقیق­تر کرد. اسیدهای مورد استفاده برای حل کردن نمونه مخلوطی از اسید سولفوریک- اسید نیتریک یا اسید نیتریک- اسید کلریدریک می­باشد. قبل از آنالیز یک عنصر مثلاً آلومینیم در یک فلز باید اول با محلول­های استاندارد که مقدار آلومینیم آنها را نی­دانیم دستگاه را کالیبره کنیم بعد نمونه مورد نظر را آنالیز کنیم. همین­طور برای آنالیز هر عنصر باید لامپ مخصوص آن را استفاده کنیم.

آزمایش تعیین درصد سیلیکون در چدن و فولاد:

این اندازه­گیری بر اساس ایجاد کمپلکس رنگی بین سیلیکون و مولیبدات و احیای کمپلکس تشکیل شده به وسیله نمک مور است. کمپلکس تشکیل شده دارای رنگ آبی پایداری است که می­توان در طول موج 570 نانومتر در دستگاه اسپکتروفتومتر آن را رنگ­سنجی کرد. این روش بسیار مناسب برای اندازه­گیری سیلیکون در چدن و فولاد ساده کم­آلیاژی است. اگر مقدار سیلیکون از 4% کمتر باشد با اسپکتروفتومتر آن را می­خوانیم اما اگر مقدار آن بیشتر بود از روش وزنی استفاده می­کنیم.

مواد لازم: اسید سولفوریک 1:2 ، اسید سولفوریک 1:3 ، آمونیم هپتامولیبدات 10% ، آب اکسیژنه ، نمک مور (فروسولفات آمونیم)

چهار مورد نخست به صورت آماده در آزمایشگاه موجود هستند اما نمک مور را باید بسازیم که برای تهیه آن ابتدا 50 سانتی­متر مکعب اسید سولفوریک غلیظ را با آب رقیق کرده و 20 گرم فروسولفات آمونیم به آن می­افزاییم و با آب­مقطر حجم را به 500 سانتی­متر مکعب می­رسانیم. این حجم نمک تهیه شده برای 5 یا 6 نمونه کافی است. مقدار 1/0 گرم از نمونه را وزن کرده و آن را با 15 سانتی­متر مکعب اسید سولفوریک 1:9 و 5 سانتی­متر مکعب آب­اکسیژنه مخلوط می­کنیم و بعد حرارت می­دهیم تا کاملاً حل شود. بعد از حل شدن نمونه 4 سانتی­متر مکعب پرمنگنات 4% به آن اضافه می­کنیم تا اکسید شود بعد آن را با آب­اکسیژنه   بی­رنگ می­کنیم و بعد به حجم 100 سانتی­متر مکعب می­رسانیم. بعد مقدار 10 سانتی­متر مکعب از محلول را برداشته و با 5 سانتی­متر مکعب آمونیم هپتامولیبدات مخلوط می­کنیم که این مهم­ترین نرحله برای تشکیل کمپلکس مورد نظر است. 5 دقیقه زمان می­دهیم تا این کار صورت گیرد. در همین زمان 10 سانتی­متر مکعب اسید سولفوریک 1:3 به آن می­افزاییم. طول موج دستگاه را روی 570 نانومتر تنظیم می­کنیم و ابتدا مقداری آب­مقطر داخل سل دستگاه ریخته و سطح خارجی آن را کاملاً تمیز کرده و با دستگاه آن را طیف­سنجی می­کنیم که باید عدد صفر را نشان دهد. بعد با اضافه کردن نمک مور به محلولی که حاضر کردیم حجم آن را به 100 سانتی­متر مکعب می­رسانیم که با این کار رنگ محلول آبی تیره می­شود که هر چه پررنگ­تر باشد غلظت سیلیکون بیشتر است. همراه با طیف­سنجی نمونه مورد نظر، یک نمونه استاندارد که درصد سیلیکون آن معلوم است نیز طیف­سنجی می­کنیم.

در مورد آزمایش انجام شده اعداد به دست آمده چنین بود:

نمونه استاندارد                                      A=0.390   ;   %Si=2.4

نمونه مورد نظر                                      A=0.127   ;   %Si=0.18

تعیین درصد قلع و سرب در بابیت:

ابتدا مقدار 5/0 گرم از نمونه را وزن کرده و آن را در مقداری اسید نیتریک حل کرده و زمان می­دهیم تا مرحله خشکی برسد یعنی کل اسید بخار شود. بعد دوباره با 20 سانتی­متر مکعب اسید نیتریک 1:1 مخلوط می­کنیم. مرحله اول برای این انجام می­شود که مواد اضافی دیگری که داخل نمونه است از بین برود و فقط سرب و قلع باقی بماند. بعد محلول را با کاغذ صافی صاف می­کنیم که قلع روی کاغذ صافی باقی می­ماند و محلول زیر صافی حاوی سرب و احتمالاً عناصر دیگر است. بعد بوته­ای را برداشته و آن را به مدت زمان کافی داخل کوره خشک می­کنیم تا به وزن ثابت برسد آنگاه آن را وزن کرده و کاغذ صافی با محتویاتش را داخل آن گذاشته و مجموعه را داخل کوره می­گذاریم تا آب باقی مانده بخار شود. دمای کوره را به 800 درجه سانتی­گراد رسانده و مدت 2 ساعت زمان می­دهیم تا تمات آب بخار شود و کاغذ صافی هم بسوزد. بعد مجموعه بوته و قلی را از کوره خارج کرده بعد از سرد شدن در دسکاتر (جهت جلوگیری از جذب مجدد رطوبت) آن را وزن می­کنیم و طبق روابط بیان شده در اینجا درصد قلع را به دست می­آوریم:

5/0/100 × 7876/0 × (وزن بوته خالی- وزن بوته و قلع) = درصد قلع