پایان نامه رفتار خزشی آلیاژهای لحیم بدون سرب ZnCuAl

اختصاصی از یارا فایل پایان نامه رفتار خزشی آلیاژهای لحیم بدون سرب ZnCuAl دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:98

پایان¬نامه جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد”M.Sc.”
مهندسی مواد-شناسایی و انتخاب مواد فلزی

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 لحیم¬های بدون سرب    6
4-2- سیستم¬های لحیم بدون سرب پیشنهادی و خواص آن¬ها    7
5-2- لحیم¬های دما بالا    7
1-5-2- لحیم¬های 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 مرزدانه¬ای    21
4-6-2- روش¬های انجام آزمون خزش    22
1-4-6-2- خزش فروروندگی با فرورونده استوانه¬ای    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 استوانه¬ای 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 اندازه¬گیری سختی گرم    33
فصل سوم مواد اولیه و روش انجام آزمایش¬ها                                                                                34
1-3- تهیه مواد اولیه    35
2-3- ذوب و ریخته¬گری    35
3-3- ذوب ریزی مجدد    37
4-3- متالوگرافی    37
5-3- سختی سنجی    37
1-5-3- سختی¬سنجی 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 نتیجه¬گیری و پیشنهاد                                                                                          92
نتیجه¬گیری    92
پیشنهادها    93
منابع    94
Abstract    97
 

فهرست جدول¬ها
جدول 1-3- ترکیب شیمیایی اسمی آلیاژهای مورد استفاده در این تحقیق    35
جدول 1-4- توان تنشی و انرژی فعال¬سازی 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 منحنی¬های خزش در دمای ثابت.    14
شکل 3-2- نقشه مکانیزم¬های 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 استوانه¬ای.    24
شکل 9-2- قانون توانی خزش فروروندگی با فرورونده استوانه-ای.    26
شکل 10-2- انرژی¬های فعال¬سازی خزش فروروندگی با فرورونده استوانه¬ای.    27
شکل 11-2- منحنی¬های خزش فروروندگی با فرورونده استوانه¬ای 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- منحنی¬های تنش برشی بر حسب جابه¬جایی همسان شده برای آلیاژ Zn-3Cu-4Al در دماهای مختلف.    50
شکل12-4- منحنی¬های SPT سه آزمون مختلف در دمای K 405 بر روی آلیاژ Zn-3Cu-4Al. این شکل نشان¬دهنده قابلیت تکرارپذیری بالای آزمون سنبه برشی می¬باشد.    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- منحنی¬های تنش برشی بر حسب جابه¬جایی 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- منحنی¬های تنش برشی بر حسب جابه¬جایی 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 مقایسه¬ای 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 تنش¬های 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 شکل¬ها
شکل 5-2- اصول خزش نفوذی،  (a)جریان جای خالی در طول مرزها یا مرز دانه¬ها،(b)  تشکیل ذرات در مرزهای طولی و تشکیل مناطق فقیر از ذرات در مرزهای عرضی.    20
شکل 6-2- وقوع لغزش مرز دانه¬ای به صورت لغزش و صعود متوالی.    22
شکل 7-2- شمای آزمون خزش فروروندگی با فرورونده استوانه-ای.    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 ریخته¬گری.    36
شکل 2-3- تصویر قالب ریخته¬گری.    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  می¬دهد.    41
شکل1-4- تصویر میکروسکپ نوری از ریزساختار آلیاژ Zn-3Cu-4Al در حالت ریختگی (الف) بزرگ¬نمایی پایین و (ب) بزرگ¬نمایی بالا.    43
شکل 3-4- تصویر SEM آلیاژ Zn-3Cu-4Al در حالت ریختگی (الف) بزرگ¬نمایی پایین و (ب) بزرگ¬نمایی 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 بزرگ¬نمایی پایین و (ب) در بزرگ¬نمایی بالا.    49
شکل16-4- تصویر میکروسکپ نوری از ریزساختار آلیاژ Zn-3Cu-5Al (الف) بزرگ¬نمایی پایین و (ب) بزرگ¬نمایی بالا، در حالت ریختگی.    54
شکل 18-4- تصویر SEM آلیاژ  Zn-3Cu-5Al در (الف) بزرگ¬نمایی پایین و (ب) بزرگ¬نمایی 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 بزرگ¬نمایی پایین و (ب) در بزرگ¬نمایی بالا.    60
شکل28-4- تصویر میکروسکپ نوری از ریزساختار آلیاژ  Zn-3Cu-6Al،(الف) بزرگ¬نمایی پایین و (ب) بزرگ¬نمایی بالا، در حالت ریختگی.    63
شکل 30-4- تصویر SEM آلیاژ Zn-3Cu-6Al ، در (الف) بزرگ¬نمایی پایین و (ب) بزرگ¬نمایی 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 بزرگ¬نمایی پایین و (ب) در بزرگ¬نمایی 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 به¬عنوان
 لحیم¬های بدون سرب با کاربردهای فوق دما بالا پیشنهاد شده¬اند، به روش خزش فروروندگی با فرورونده استوانه¬ای 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. بررسی¬های ریزساختاری این آلیاژها نیز به¬وسیله 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 می¬باشد. بنابراین افزایش درصد وزنی Al در این آلیاژها منجر به افزایش نرخ خزش و کاهش مقاومت خزشی می¬شود. این پدیده مربوط به کروی شدن ساختار یوتکتیک لایه¬ای و استحاله چهارتایی α + ε → T΄ +