مس و آلیاژ های آن
اسلاید 1: تحقیق و توضیحی جامع در مورد مس و آلیاژ های آن آلیاژ مس و نیکل
اسلاید 2: مقدمه: نیکل برای تشکیل یک سری آلیاژ محلول جامد به مس اضافه می شود . برای این منظور مقادیر 10، 20 و 30% به مس اضافه شده و آلیاژی به نام مفرغ نیکلی تشکیل می شود. افزایش نیکل استحکام و مقاومت به خوردگی و اکسای را افزایش می دهد . از آنجا که استحکام آلیاژهای مس – نیکل نسبتا زیاد استو نسبت به خوردگی و سایش ناشی از آب پرفشار و دریا مقاوم اند ، برای مبردهای دریایی و لوله های انتقال آب دریا به کار کی روند . چون آلیاژهای مس – نیکل به سرعت کار سخت نمی شوند، برای لوله ها وصفحات مبرد ، مبدلهای حرارتی و طیف گسترده ای از تجهیرات فرایندهای شیمیایی به کار می روند
اسلاید 3: نیکل کاملا در مس مخلوط و دیاگرام تعادل آن کاملا کلاسیک می باشد و آلیاژ حاصل در هر نسبتی شامل یک فاز است . اضافه کردن نیکل به الیاژ باعث می شود که خواص جلب توجهی پدیدار گردد. مهمترین این خواص تغییر انبساط حرارتی آلیاژ بامقدار نیکل است و بدین ترتیب می توان آلیاژهای ساخت که انبساط حرارتی آنها کاملا معلوم و معین باشد. وجود نیکل در آلیاژ باعث سختی شده و آلیاژ سختی خود را تا حرارت های نسبتا بالا حفظ میکند ( تا حدود 500 درجه سانتیگراد ) آلیاژهای مهم دو تایی مس و نیکل بقرار زیراند . آلیاژ 30-70 این آلیاژ 30% نیکل و 7% مس دارد . شبکه آلیاژ بصورت آلفا بوده و دارای خواص چکش خواری و مقاومت به خوردگی عالی است .
اسلاید 4: یک آلیاژ دیگر از این دوعنصر آلیاژ معروف به کنستانتانت می باشد که ترکیب آن 55% مس و 45 لیکن است . شبکه آلیاژ بصورت الفا بوده و خواص کسی آنرا دارا می باشد مهمترین خاصیت این آلیاژ مقاومت الکتریکی زیاد آن می باشد . انبساط طولی آن بسیار ناچیز می باشد . آلیاژ خواص مکانیکی خود را تا 550 درجه سانتیگراد حفظ می کند و در نتیجه می توان انرا این درجه حرارت گرم نمود بدون آنکه در خواص مکانیکی آن تغییر موثری حاصل شود . مورد مستعمل این الیاژ در ساختن سیم های مقاومت الکتریکی و هم چنین در ساختن پیرومترد می باشد . آلیاژهای مس و نیکل اکثرا حاوی عناصر دیگری هستند که می توان الیاژهای زیر را نام برد
اسلاید 5:
اسلاید 6: الف – آلیاژ مس و نیکل آلومینیم دار. شبکه آلیاژ اصورت آلفا بوده و قابل نورد می باشد . خواص مکانیکی آلیاژ تا 550 درجه پدیدار بوده .این آلیاژ مقاومت عالی به خوردگی و در مواردیکه آلیاژ باید درگرما کار کند به کار می برد. ب- آلیاژ مس و نیگل با آلومینیم و کرم : شبکه آلیاژی از آلفاوبتا تشکیل شده است و در گرما کاملا چکش خوار می باشد . این آلیاژ بسیار سخت بوده و در اثر آب دادن و بازگشت در 600 درجه سختی آن بحدود 255 بریش می رسد. مقاومت به خوردگی آلیتاژ در اصر حضور آلومینیم و کرم تشدید شده و بسیار عالی است و مورد استعمال آن در سوپاپ وغیره می باشد .
اسلاید 7:
اسلاید 8: ج -آلیاژ مس ونیکل با قلع : مهمترین مشخصه این الیاژ سختی آنها می باشد که بحدود 300برینل می رسد . اگر آلیاژ حاوی کمی سلسیم نیز ( 5- 1% ) باشد میزان سختی تا 400 بریتل نیز می رسد مقدار قلع این آلیاژ در حدود 10- 6% و نیکل آنها 50- 10% میباشد . اگر روی آلیاژ کار انجام شود حد گسیختگی تا 120 می رسد و در این حالت مقدار درصد اضافه طول در حدود 2% خواهد بود این آلیاژ سختی و مقاومت مکانیکی خود را تا 500 درجه سانتیگراد حفظ می کند. تهیه این آلیاژ مشکل تر است زیرا نیکل خاصیت جذب گازها بخصوص گاز را دارد و لذا هنگام ذوب در محیط نباید کربن یا گاز وجود داشته باشد .
اسلاید 9: 5- آلیاژهای مس و نیکل و روی : این آلیاژها که به ورشو ( نقره آلمانی ) معروفند دارای 45-6% نیکل بوده و مقدار روی آن ممکن است تا 40% برسد ولی در ورشو معمولی مقدار نیکل 19- 21 و روی نیز 19-21 درصد است . آلیاژ کاملا در سرما و گرما چکش خوار بوده و دارای جلای زیادی است . خواص مکانیکی الیاژ بستگی به مقدار نیکل دارد و هر قدر مقدار نیکل بیشتر باشد آلیاژ گرانتر و دارای خواص مکانیکی بهتری خواهد بود . در صنعت دونوع ورشو مورد استعمال دارد که بنوع معروفت در هر دو نوع مقدار نیکل 18% است ولی دراولی مقدار روی 17% و در دومی مقدار روی 27% می باشد . خواص مکانیکی نوع بقرار زیر است .
اسلاید 10: نوع معمولا سخت تر بوده و حد گسیختگی آن در حالت کارشده تا 102 می رسد و 2% استاین آلیاژ ها دارای موارد استعمال فراوان هستند . بصورت ورق و بافنر با برای ساختن رئوستا و غیره بکار می روند. ریز ساختار : مس و نیکل در حالت جامد به هر نسبتی به طور کامل درهم محلول اند. ریز ساختار آلیاژهای مس و نیکل شامل محلول جامد آلفااست. ج – خواص مکانیکی و الکتریکی : نیکل و مس هر دو ساختارFCC دارند . بنابراین آلیاژهای مس-نیکل در تمام گستره ترکیبات آنها شکل پذیرند . نیکل به شدت مقاومت الکتریکی مس را افزایش می دهد مقاومت الکتریکی آلیاژ45%Ni 55%Cu خیلی زیاد است . اما ضریب تغییرات آن
اسلاید 11: نسبت به دما خیلی کم است . یعنی مقاومت الکتریکی تغییرات کمی بر حسب دما دارد . بنابراین این آلیاژ برای مقاومتهای سیم پیچی شده در ابزار الکتریکی مفید است . شرح آزمایش :برای تهیه آلیاژCu-Ni باید مس و نیکل را با هم ذوب کنیم زیرا دمای ذوب نیکل بالا می باشد و نمیتوان آنرا به مس مذاب اضافه نمود . برای همین مس ونیکل را با هم شارژ وذوب میکنیم .برای مرحله اول 5 کیلو گرم مس و3 کیلو گرم نیکل را ذوب می کنیم تا آلیاژی با 37% نیکل تهیه شود.سپس برای گروه 1و2و3 آلیاژ 5/37 نیکل را می پذیریم.و بعد برای تهیه آلیاژ 20% نیکل باید 4/4
اسلاید 12: کیلوگرم مس به آلیاژ اضافه کنیم و برای گروههای 4و5 آلیاژ 20% نیکل می ریزیم برای گروههای6و7 با اضافه کردن 850/1 کیلوگرم روی ، آلیاژ Cu-Ni-Zn با 5% روی و 20% نیکل تهیه کرده و می ریزیم . پس از ریختن ذوب و تهیه نمونه ها باید آنها را وزن کرده و درصد دقیق نمونه ها را حساب کنیم.لازم به ذکر است که نمونه های ریخت شده شامل نمونه مکعبی بزرگ برای بررسی ماکروسکوپی و یک نمونه کوچک مکعبی برای بررسی میکروسکوپی می باشد که نمونه ماکروسکوپی را از جهت طول آن برش زده وبرای بررسی ماکروسکوپی آماده می کنیم .برای اچ ماکروسکوپی از اچانت ویژهای با ترکیب 100 گرم سولفات آمونیوم و90 سی سی آب استفاده شد و برای اچ میکروسکوپی از اچانت مخصوص 50 سی سی اسید نیتریک 1مولار و50 سی سی آب استفاده کردیم.
اسلاید 13: پس از انجام آزمایشات متالوگرافی عکس ها به صورت زیر بدست آمدنمونه کوئینچ شده x50 x100
اسلاید 14: نمونه کوئینچ شده 500x نمونه کوئینچ شده
اسلاید 15: برنزها:آلیاژهای مس و قلع به نام برنزهای قلع و یا به طور خلاصه برنز معروفند که از زمانهای قدیم مورد استفاده بشر قرار گرفته اند و در ایران تحت عنوان مفرغ شهرت دارند.از طرفی نیز آلیاژهای مس با حداقل78 درصد مسئ یکی از عناصرBe وSi وMn وNi وPb وAl و غیره حتی بدون قلع را نیز برنز مینامند و تحت عنوان عنصر آلیاژی نامیده می شود مانند برنز آلومینیوم،برنز،سرب و غیره.برنزها همانطوریکه شرح داده شد آلیاژهای مس وقلع هستند که مقدار قلع معمولا بین 25-5 درصد تغییر میکند.قلع نسبت به مس دارای میل ترکیبی بیشتری نسبت به اکسیژن است و باعث میشود که آلیاژفاقد اکسیژن گردد ولی از آنجایکه حاصل به
اسلاید 16: سختی از آلیاژ مذاب جدا می شود و نیز باعث شکنندگی می شود لذا عما احیا آلیاژ را در مرحله آخر معمولا توسط عنصر دیگری انجام می دهند.آلیاژهای دو تایی مس و قلع کمتر بکار میرود و آلیاژهای صنعتی از تعداد بیشتری فلز تشکیل شده اند .و برنزها به آلیاژهایی اطلاق می شود که فلز قلع پس از مس دارای غلظت ترکیبی بیشتری در آلیاژ است. برنزها را بر حسب فلز دیگری که همراه با مس قلع در آلیاژ وجود دارد دسته بندی می کنندمهمترین برنزها به قرار زیراند
اسلاید 17: الف: برنز روی دار -اغلب برنزها دارای فلز روی نیز میباشند.حداکثر مقدار روی از 10% تجاوز نمی کند مقدار معمولی آن در برنزها در حدود 3% است.اضافه نمودن روی به برنز اثرهایی به شرح زیر روی خواص آلیاژدارد.- سیالیت آلیاژرا بالا می برد ولی در ضمن باعث افزایش انقباض حجمی در دامنه انجماد نیز می شود.- اگر مقدار روی از 2% تجاوز کند در خواص مکانیکی آلیاژ اثر نموده وحد گسیختگی را بال می برد.- چون روی فلز ارزان قیمتی است لذا در بهای آلیاژ اثر نموده و از قیمت آن می کاهد.
اسلاید 18: - مقاومت به خوردگی آلیاژ افزایش می یابد.چون نقطه جوش فلز روی پایین است ، لذا اضفه نمودن آن به آلیاژ باید در مرحله آخر انجام گیرد زیرا در غیر این صورت روی تبخیر شده و مقدار آن در آلیاژ کم می شود.برنزهای روی دار برای ساختن شیرهای تحت فشار و یاتاقان - بدنه پمپ،چرخ دنده و اجسا م مقاوم به خوردگی به کارمی رود.
اسلاید 19: ب: برنز سرب دار : سرب در مس و قلع حل نشده و در آلیاژ به صورت فاز جداگانه ای باقی می ماند و بایستیبطور یکنواخت در آلیاژ پخش شده و ایت عمل هنگام ریختن آلیاژ بایستی توسط اعمال مکانیکی یا فیزیکو شیمیایی انجام گیرد . اگرمقدار سرب از 6% کمتر باشد قابلیت تراش آلیاژ افزایش یافته و از ظرف دیگر سرب به دلیل ذوب پایین و عدم انحلال تمامی حفره ها را در آلیاژ هنگام سرد شدن پر نموده و باعث حذف تخلخل و افزایش شکل پذیری میگردد.مقادیر کم سرب در آلیاژ روی خواص مکانیکی بدون اثر می باشد ولی اگر مقدار سرب از 2% تجاوز کند روی خواص مکانیکی آلیاژ اثر نموده و به طور کلی مقدار آنرا کاهش میدهد.مقدار سرب آلیاژها یی که برای
اسلاید 20: ساختن یاتاقان بکارمی رود تا حدود 3% نیز می رسد.این یاتاقانها در سرعتهای زیاد و بار زیاد بکار می روند و در حقیقت آلیاژ از دو فاز تشکیل شده است که یک قسمت سخت که آلیاژ مس وقلع بوده و بار زیاد را تحمل می کند و قسمت دیگر نرم و از سرب تشکیل شده و مانع از خورده شدن محور در اثر اصطلاک می شود.این آلیاژها نباید حاوی فسفر باشند زیرا وجود فسفر مانع از پخش یکنواخت سرب در آلیاژ می شود . لذا احیا آلیاژ در مرحله آخر باید توسط عنصر دیگری غیر از فسفر انجام گیرد.برنزهای سرب دار معمولا برای ساختن یاتاقان بکار می رود اگر مقدار سرب برنز زیاد باشد در این صورت آلیاژ در مقابل اسیدسولفوریک نیز مقاوم بوده واین مسله مورد استعمال دیگر برنز با سرب زیاد را بوجود می آورد
اسلاید 21:
اسلاید 22: ج: برنزهای سرب و روی افزایش کمی روی به برنز سرب دار که مقدار سرب آن از 6% تجاوز نمیکند باعث می شود که خواص مکانیکی آلیاژ بالا برود. وجود سرب باعث جزم شدن آلیاژ می شود، روی در ضمن آنکه اکسیدهای موجد را تجزیه نموده و آلیاژ را احیا می کند خواص مکانیکی را نیز بالا میبرد. امروزه تمامی برنزهای سرب دار که سرب آنها کمتر از 6% است در حدود 6-2% نیز فلز روی خود دارند.این آلیاژها در ساختن شیرهای تحت فشار و شیرهای بخار مورد استعمال فراوانی دارند.
اسلاید 23: د: برنز فسفر دار فسفر خاصیت احیایی قوی داشته و اثرا برای احیا اکسیدها در مرحله آخر به برنز اضافه می شود ، اگر مقدار فسفر بکار رفته برای احیا آلیاژ طوری باشد که در انتها حدودا 0/025%فسفر در برنز باقی بماند باعث می شود که میزان اکسیزن به کمترین مقدار خور برسد . معمولا مقدار فسفر بکار رفته برای احیا آلیاژ در حدود 1% می باشد و اگر این مقدار اضافه شود عملا پس از ریخته سدن در آلیاژ فسفر اضافی موجود نبوده و تمامی آن به مصرف احیا کردن آلیاژ رسیده است. اگر مقدار فسفر اضافه شده بیش از حد مذکور باشد مقدار اضافی در آلیاژ باقی مانده و باعث سختی آن می گردد.برنزهای فسفر دار معمولا 0/5-0/05% فسفر دارند وجود فسفر بر سختی آلیاژ اضافه نموده ولی از حد گسیختگی کم می کند.
اسلاید 24: فسفر سیالیت آلیاژرا بالا برده و برنز فسفر دار در اثر سرد شدن انقباض زیادی خواهد داشت و به خصوص انقباض متمرکز (نا یچه) زیاد شده و در شمشها عمق ترک افزایش می یابد در نتیجه در ریخته گری آن به سر تغذیه بزرگ که تا 40% وزن آلیاژ را به خود اختصاص می دهد احتیاج خواهد بود.تجربه نشان می دهد که افزایش مقدار فسفر بیش از 0/5 به دلیل افزایش دامنه انجماد مقدار انقباض متمرکز را کاسته و از این رو در بعضی موارد برنزهای حاوی تا 1/5 درصد فسفر نیز کاربرد می یابند.
اسلاید 25: الف – آهن – آهن بخوبی در آلومینیم حل شده و سپس با مس تولیدآلیاژ می کند وجود آهن در آلیاژ باعث به تاخیر انداوختن تحول شده و بنابراین سرعت سرد کردن اثر خود را در خواص مکانیکی از دست می دهد . به عبارت دیگر آلیاژ مس و آلومینیم آهن دارای احتیاجی به عملیات حرارتی ندارد و وجود آن باعث می شود دانه ها بسیار ریز شده و سرعت سرشدن در اندازه دانه ها اثر چندانی ننماید. مقدار آهن این آلیاژها بستگی به ضخامت جسم و نوع ریختن آن دارد. اگر جسم ضخیم و در قالب ماسه ی ریخته شود مقدار آهن لازم در حدود خواهد بود در حالیکه اگر جسم نازک و یا در قالب فلزی ریخته ود در این صورت 1% آهن کافی است . آلیاژ آهن دار دارای خواص مکانیکی متوسط زیر می باشد .
اسلاید 26: ب- نیکل نیکل در مس حل شده و باعث ریز شدن دانه ها می گردد. بطور کلی نیکل باعث بالا رفتن حد گسیختگی می گردد. بدون آنکه از مقدار بکاهد. نیکل مقاومت به خوردگی آلیاژ را به خصوص در مقابل آب دریا بالا می برد . مقدار نیکل در این آلیاژ در حدود 7- 2% است ، آلیاژهای نیکل دار رامی توان مورد عملیات حرارتی قرارداد . یک الیاژ 5% نیکل دار در اثر آب دادن و بازگشت حرارتی در 450- 400 درجه سانتیگراد دارای سختی در حدود 200 برنیل و حد گسیختگی درخواهد بود .
اسلاید 27:
اسلاید 28:
اسلاید 29: ج- منگنز مقدار منگنز در آلیاژهای مس و آلومینیم در حدود است و گاه ممکن است مقدار آن به حدود 5% نیز برسد. منگنز اثر مشابهی با نیکل دارد ولی مقاومت به خوردگی این آلیاژها از آلیاژ نیکل دار کمتر است . وجود سایر عناصر اگر بمقدار کم باشد . روی خواص آلیاژ تاثیری ندارد ولی اگر میزان آنها از حدمعینی بیشتر باشد اکثرا اثرمضری روی آلیاژ دارد. مثلا حداکثر میزان قابل قبول سرب در این آلیاژ در حدود 1درصد و سلسیسم در حدود 5/0 درصد می شود . بطور کلی آلیاژهای مس و آلومینیم دارای 10% آلومینیم و 4-10% آهن و 4-2% نیکل و 3-2% منگنر هستند ،این الیاژها از نقطه نظر خواص مکانیکی شبیه فولادهای معمولی می باشد . ولی مقاومت به خوردگی در انها براتب بهتر از فولادست .
اسلاید 30: تهیه آلیاژ مس و آلومینیم مناسبت میل ترکیبی شدید آلومینیم با اکسیژن و تشکیل آلومینیم با اکسیژن و تشکیل آلومینیم بایستی یا احتیاط انجام گیرد. آلومین حاصل در اثر اکسیداسوین در آلیاژ باقی مانده و خواص چکش خواری آنرا از بین می برد لذا باید قبل از ریختن آلیاژ این اکسید را جدا نمود . برای جدا نمودن آلومین معمولا مقداری کلرور روی و کلرور منگنز به الیاژ مذاب اضافه نموده و آنرا بهم می زند اینکلرو باعث جدا شدن آلومین از آلیاژ می گردند. در هر حال برای آنکه مقدار آلومین در آلیاژ زیاد نباشد بایستی عمل گیرد. چون در سطح آلیاژ مذاب یک قشر آلومین ایجاد می شود که مانع از نفوذ اکسیژن بداخل آلیاژ است لذا آلیاژ مذاب را حتی
اسلاید 31: الامکان نباید بهم زد قبل از پاره شدن قشر آلومین محافظ جلوگیری بعمل آمد. فاصله حرارتی انجماد آلیاژهای مس و آلومینیم عملا بسیار کم بوده و در نتیجه انقباض متمرکز حاصل در جسم ریخته شده نسبتا عمیق خواهد بود و بایستی تدابیر لازم در این مورد پیش بینی شود . نیکل کاملا در مس مخلوط و دیاگرام تعادل آن کاملا کلاسیک می باشد و آلیاژ حاصل در هر نسبتی شامل یک فاز است .
اسلاید 32:
اسلاید 33: شرح آزمایش مس- آلمینیوم در این آزمایش هم مثل دوآزمایش پیش دو نمونه تهیه میکنیم یکی نمونه بزرگ جهت بررسی ماکروسکوپی ولی دو نمونه کوچک جهت بررسی میکروسکوپی . نمونه های مورد نظر را با ماسه تر ، قالب گیری میکنیم و سپس قالب تهیه شده را خشک میکنیم و آنرا برای ذوب ریزی آماده میکنیم . قالب تهیه شده روباز می باشد و در یک نیم درجه تهیه می شود. یکی از دونمونه کوچک را از حالت سرخی در آب کویینچ میکنیم تا اثر سرعت سرد شدن و ساختار مارتنزیتی را در این آلیاژ بررسی کنیم .
اسلاید 34: برای افزودن آلمینیوم به مس ابتدا مس را به مقدار8/9 کیلو گرم ذوب کرده بعد آلومنیوم را به آن می افزاییم . برای گروههای 2و3 ،250 گرم وبرای گروههای4و5 ، 300 گرم ، برای گروههای 6و7 هم می بایست که مقدار 300 گرم آلومینیوم به مذاب اضافه کنیم ولی چون دمای مذاب کم شد به مقدار 130 گرم اضافه کردیم. پس از سرد شدن وزن نمونه های هر گروه را اندازه گیری کرده ودرصد آلومینیوم را برای هر گروه محاسبه کردیم و در جدول زیر ارائه میکنیم.
اسلاید 35: ردیفوزن قطعه (گرم)وزن کل آلیاژ(کیلوگرم)وزن آلومنیوم(گرم)درصد آلومینیوم1137510200%221200625/8422%9/431150425/7422%9/441350275/6607%7/951425925/4607%7/9614505/3469%4/13770005/2469%4/13
اسلاید 36: مقدمه آلیاژ مس-آلمینیوم:به طور کلی واردشدن یک اتم بیگانه در شبکه مس باعث بالا رفتن خواص مکانیکی وکم شدن هدایت الکتریکی می گردد. این تغییر خواص به حجم و تعداد اتم بیگانه بستگی دارد. هر قدر اختلاف حجم با تعداد بیتر باشد اثر اتم بیگانه بیشتر نمودار خواهد بود . مس دارای خاصیت حلالیت زیاد بوده و بسیاری از فلزات را در خود حل می کند . ساختار بلوری مس – مکعب با اتم در مرکز رویه است اگر ورود اتم های بیگانه شبکه مس و مشخصات آترا تغییر ندهد . آلیاژه های حاصل ، شبکه نامیده می شود.
اسلاید 37: به عبارت دیگر محلول جامد مس یا سایر فلزات وقتی به صورت است . که ساختار مس تغییر نکند و اتم های بیگانه در داخل شبکه یا جانشین اتم های مس شده و سا آنکه بصورت بین نشین در داخل شبکه وارد شوند. این نوع شبکه دارای خاصیت چکشخواری بوده و سختی آن متنتاسب باتعداد اتم های بیگانه خواهد بود وجود این اتم ها بطور منظم بر سختی آلیتاژ می افزاید . اگر مقدار اتم های بیگانه به تدریج زیاد شود شبکه جدیدی بوجود می آید که باز هم بصورت مکعب با یک اتم در مرکز هر صفحه بوده ولی ابعاد و مشخصات این شبکه با شبکه مس متفاوت بوده و آنرا شبکه می نامند. این شبکه سخت ت از شبکه بوده و خاصیت چکش خواری آن نیز کمتر است. اگر تعداد اتم های بیگانه به طور پیوسته زیاد شود شبکه نیز به تدریج به حالت در آمده و آلیاژ مخلوطی از شبکه خواهد بود و خواص مکانیکی الیاژ تابع آماری غلظت هر یک از شبکه ها خواهد بود.
اسلاید 38: بالاخره به ازای بیشتر شدن اتم های بیگانه شیکه یک بتار دیگر تغییر شکل داده و به صورت جدیدی که انرا شبکه y می نامنددر می آید . این شبکه ها معمولا بسیار بزرگ است و هر واحد ساختاری آن دارای تعداد زیادی اتم است . در این شبکه معمولا بسیار بزرگ است و هر واحد ساختاری آن دارای تعداد زیادی اتم است . در این شبکه اتم ها مس و قلز بیگانه رئوس را اشغال نموده در داخل ساختار بلوری نیز بطور نامنظم بصورت بین نشین وجود دارند. شبکه y دارای مفاومت الکتریکی بسیار زیاد بوده و بهشدت سخت و شکننده است . به طوریکه آلیاژهای مس هرگز به صورت شبکه y خالص مصف ندارند و حداکثر یک آلیاژ صنعتی به صورت است که در آن مقدار باید بر حسب نوع مصرف آلیاژ به دقت تعیین شود .
اسلاید 39: هر یک از شبکه های گاما ممکن است به صورت یک ترکیب بین فلزی باشد . خواص مکانیکی آلیاژهای مس بستگی به اتم های بیگانه داشته و به طور کلی می توان این خواص را به شرح زیر مورد مطالعه قرار داد.
اسلاید 40: آلومینیوم و مس:آلومینیوم و مس دارای یک اکتیک و یک اتکتویید می باشند . فاز در سرما و گرما چگش خوار بوده و آلیاژ تا 9/4% آلومینیوم در سرما به صورت فاز میباشد.شبکه در گرما چکش خوار بوده ولی تا حرارت 565 درجه سانتیگراد پایدار بوده و پس از آن میشودبدین ترتیب شبکه در حالت تعادل در درجه حرارتی کمتر از 565 درجه نمی تواند وجود داشته باشد. وجود اتکتویید در دیا گرا تعادل در فلز امکان آب دلدن آلیاژ نشان می دهد و با آب دادن میتواتن شبکه را خاج از دامنه پایدار بودن خود در سرما بدست آورد در حالت و شرایط عادی فاز در درجه حرارت 565 تجزیه شده و تولید شبکه - میکند .شبکه کاملا سخت و شکننده است.
اسلاید 41: از نقطه نظر خواص مکانیکی درمورد شبکه تمام خواص مکانیکی با اضافه شدن مقداری آلومینیوم بالا می رود.ولی اگر مقدار آلیمینیوم از حدودا 7% تجاوز کند شبکه آلیاژ عملا دیگر تنها فاز نبوده بلکه شامل مقدار نیز خواهد بود . در نتیجه سختی و حد گسیختگی آلیاژ به سرعت بالا رفته و در صد اضافه طول به همان نسبت کم می شود.تجربه نشان می دهد که خواص مکانیکی آلیاژ به سرعت سرد شدن نیز بستگی دارد. وجود اتکتویید در دیا گرام تعادل این تجربه را توجیه میکند.هر قدر سرعت سرد شدن سریع تر باشد خواص مکانیکی به خصوص حد گسیختگی بالاتر خواهد رفت بر اثر سریع سرد کردن از فاز فاز دیگری بنام که یک فاز تعادلی با شبکه کریستالی منشور که اتمها با نظم خاص در آن قرار گرفته اند به وجود می آید.تشکیل این فاز در اثر یک واکنش مارتنزیتی صورت میگیرد(همانند فولاد).
اسلاید 42: آلیاژ مس و آلومینیم : آلیاژ مس و – آلومینیم را برنز آلومینیم می نامند . اگر چه برنجهای آلومینیم دار نام بهتری ات ولی معمولا تحت این نام شناخته می شوند . این آلیاژ کاملا سخت بوده ، استحکام کششی زیادی داشته و چقرمه می باشند . آنها به سایش و خستگی مقاوم اند و به علت لایه سطحی « خود جوش » اکسید آلومینیم ،مقاومت عالی به خوردگی دارند
اسلاید 43: آلیاژ مس : به طور کلی واردشدن یک اتم بیگانه در شبکه مس باعث بالا رفتن خواص مکانیکی وکم شدن هدایت الکتریکی می گردد. این تغییر خواص به حجم و تعداد اتم بیگانه بستگی دارد. هر قدر اختلاف حجم با تعداد بیتر باشد اثر اتم بیگانه بیشتر نمودار خواهد بود . مس دارای خاصیت حلالیت زیاد بوده و بسیاری از فلزات را در خود حل می کند . ساختار بلوری مس – مکعب با اتم در مرکز رویه است اگر ورود اتم های بیگانه شبکه مس و مشخصات آترا تغییر ندهد . آلیاژه های حاصل ، شبکه نامیده می شود. به عبارت دیگر محلول جامد مس یا سایر فلزات وقتی به صورت است .
اسلاید 44: که ساختار مس تغییر نکند و اتم های بیگانه در داخل شبکه یا جانشین اتم های مس شده و سا آنکه بصورت بین نشین در داخل شبکه وارد شوند. این نوع شبکه دارای خاصیت چکشخواری بوده و سختی آن متنتاسب باتعداد اتم های بیگانه خواهد بود وجود این اتم ها بطور منظم بر سختی آلیتاژ می افزاید . اگر مقدار اتم های بیگانه به تدریج زیاد شود شبکه جدیدی بوجود می آید که باز هم بصورت مکعب با یک اتم در مرکز هر صفحه بوده ولی ابعاد و مشخصات این شبکه با شبکه مس متفاوت بوده و آنرا شبکه می نامند. این شبکه سخت از شبکه بوده و خاصیت چکش خواری آن نیز کمتر است. اگر تعداد اتم های بیگانه به طور پیوسته زیاد شود شبکه نیز به تدریج به حالت در آمده و آلیاژ مخلوطی از شبکه خواهد بود و خواص مکانیکی آلیاژ تابع آماری غلظت هر یک از شبکه ها خواهد بود .
اسلاید 45: در جدول زیر عملیت های حرارتی آلیاژ و تغییرات خواص دراثر عملیات مختلف که سبب فازهای متفاوتی شده نشان داده شده است . و به همین دلیل این آلیاژ برای ریختن اجسام نازک بسیار مناسب است . اکثرا برای آنکه آلیاژها سریع سرد شود از قالب های فلزی استفاده می کنند. جدول تغییرات خواص آلیاژ مس و آلومینیم در اثر سرعت سرد کردن
اسلاید 46: اضافه طول حد گسیختگی حد لاستیک شبکه کریستالی نحوه ریخته گری 205020آلیاژ بدون عملیات حرارتی 94025آلیاژ تا 700 درجه سانتیگراد حرارت داده شده و در کوره سرد شده است . 28555آلیاژ تا 1000 درجه سانتیگراد حرارت داده شده و در آب سرد شده است .
اسلاید 47: همانطوریکه تشریح شد این آلیاژ رامی توان مورد عملیات حرارتی قرارداد و نتیجه کار همراه با بالا رفتن خواص مکانیکی خواهد بود . مثلا در مورد یک آلیاژ با 10% آلومینیم اگر آنرا از 900 درجه آب داده و سپس مورد یک بازگشت حرارتی در 550 درجه قرار دهیم تغییر خواص مکانیکی بقرار زیر خواهد بود
اسلاید 48: سختی برینلدرصد تغییر شکل حدگسیختگی 100-901540آلیاژبدون عملیات حرارتی 170- 15010-860آلیاژباعملیات حرارتی
اسلاید 49: این آلیاژ را نیز معمولا بصورت نشان می دهند علامت مس وعلامت آلومینیم و عددی است که مقدار درصد آلومینیم را نشان می دهد . آلیاژهای دوتایی مس و آلومینیم در صنعت مورداستعمال فراوان دارند و مهمترین این توع آلیاژ ها بقرار زیراند. UA5این آلیاژ دارای خواص عالی چکش خواری در سرما و گرما بوده و مقاومت آن به خوردگی بسیار خوبست و مورد استعمال آن ساختن ورق و تسمه و غیره می باش . - UA10 این آلیاژ از شبکهآلفا و مقداری گاما تشکیل شده است . اگر از درجه حرارت بالا آب داده شود شبکه بتا بدون تغییر در آن باقی می ماند . بازگشت حرارتی آلیاژ باعث می شود که شبکه بتا تبدیل آلفا به اضافه بتاشود ودر نتیجه فازگاما بصورت بسیار ریز در تمام سطح آلیاژ پخش شود . این امر باعث می شود ه آلیاز سخت شده وی شکنندگی آن چنان زیاد نمی شود . و در نتیجه آلیاژ حاصل سخت و باندازه کافی چکش خواهد خواهد بود .
اسلاید 50: این آلیاژ درمقابل آب شور و هوامقاوم بوده و خورده نمی شود . و در عین حال دارای خواص خوب مکانیکی است . در اثر عملیات حرارتی حدگسیختگی در این آلیاژها تا 85 و سختی برینل بحدود 220 می رسد و بطوریکه ملاحظه می شود . فولاد قابل مقایسه است . در حالیکه دارای خواص چکش خواری عالی و مقاومت به خوردگی بمراتب بهتری از فولاد معمولی است . ولی بهای آن بسیار گرانتر از فولاد معمولی می باشد . رنگ آلیاژ طلائی و خوش رنگ می باشد . و از آن برای ساختن اشیاء نیز استفاده می کنند. مورد استعمال آلیاژ در چرخ دنده ها – پیچ تمام گرد محور تلمبه و قطعات مقاوم به خوردگی می باشد . وجود سایر عناصر در آلیاژهای مس و آلومینیم خواص مکانیکی آنرا تغییر داده و بطور کلی بالا می برد . عناصریکه بطور معمول به این آلیا اضافه می شود – عبارتند از اهن – نیکل ومنگز که اثرات هر یک از این عناصر در زیر مورد بررسی قرار می گیرد
اسلاید 51: سایر خواص مکانیکی:به طور کلی سایر خواص مکانیکی بستگی به نوع شبکه و نوع ناخاصیها و طرز توزیع آن و اندازه دانه ها دارد.خواص ریخته گری:این خواص که اهم آنها عبارت است از سیالیت و درجه حرارت ذوب و انقباض حجمی در اثر انجماد به وجود اتمهای بیگانه بستگی دارد.وجود فلزات دیگر در مس عملا باعث پایین آمدن نقطه ذوب می شود.هر قدر دامنه انجماد کمتر باشد ،سیالیت آلیاژ بهتر خواهدبود ولی این امر معمولا با زیاد زیا د شدن حجم انقباض متمرکز و نایچه همراه خواهد بود.به طور کلی وجود اکسیژن در آلیاژ برای ریخته گری آن مضر می باشد.و در مورد آلیاژهای مس همواره قبل از ریختن آلیاژ باید آنرا توسط فلزات و عناصر احیا کننده ، احیا نمود.
اسلاید 52:
اسلاید 53:
اسلاید 54:
اسلاید 55:
اسلاید 56: شرح آزمایش Cu-Sn:در این آزمایش هم مانند آزمایش مس- روی دو نمونه تهیه میکنیم یکی نمونه بزرگ جهت بررسی ماکروسکوپی ونمونه کوچک جهت بررسی میکروسکوپی .نمونه های مورد نظر را با ماسه تر ، قالب گیری میکنیم و سپس قالب تهیه شده را خشک میکنیم و آنرا برای ذوب ریزی آماده میکنیم . قالب تهیه شده روباز می باشد و در یک نیم درجه تهیه می شود.
اسلاید 57: چگونگی آماده کردن ذوب:ابتدا 9/5 کیلوگرم مس را ذوب کرده و پس از آماده شدن ذوب آنرا از کوره خارج می کنیم .باید توجه داشت که فوق ذوب را کمی بالا تر در نظر میگیریم تا بتوانیم قلع را در خارج از کوره اضافه کنیم در مرحله اول5/0کیلوگرم قلع را به مس مذاب اضافه می کنیم و آلیاژ مس-قلع با %5 قلع بدست می آید پس از ریختن مذاب به داخل قالب گروه 1 ، 400 گرم قلع به مذاب اضافه میکنیم تا درصد بعدی آلیاژ به دست آید وسپس برای گروه 2 ریختگری انجام می شود و همینطور تا گروه هفت پس از هر بار ریزی 400 گرم قلع اضافه میکنیم. برای گروههای 6و7 قبل از ذوب ریزی 100 گرم سرب به آلیاژ اضافه میکنیم تا تاثیر این عنصر در آلیاژ را بررسی کنیم در نتیجه برای گروه 6 ، 100گرم سرب وبرای گروه 7 ، 200 گرم سرب در ذوب خواهیم داشت.
اسلاید 58: پس از ذوب ریزی ، هر گروه باید وزن نمونه های خود را اندازه گیری کرده تا با استفاده از آن درصد عملی قلع را بدست آوریم و آن را گزارش کنیم.درصدهای بدست آمده به صورت زیر گزارش می شود:ردیفوزن قطعه (گرم)مقدار کل ذوب (کیلوگرم)مقدار قلع(گرم)درصد قلعمقدار سرب (گرم) درصد سرب1135010500%5002125005/9832%19/900312002/81116%6/1300411504/71359%36/180051300650/61547%75/240062200850/51724%47/29100%7/171450150/41475%54/35162%9/3ش
اسلاید 59: نتیجه آزمایش:نمونه های مس- قلع به علت حل شدن گاز در حین هم زدن به خاطر کم کردن دمای مذاب دارای تخلخل بسیار زیاد در حدی که با افتادن از دست باعث شکسته شدن نمونه می گردید شده بود و به همین دلیل برای آزمایش ماکروسکوپی مناسب نبود . همانطور که گفته شد سطح نمونه دارای تعداد زیادی حفره کروی بود که به علت انحلال گاز تشکیل شده بود و تعدادی حفره گوشه دار و بی شکل هم که بر اثر انقباض حین انجماد تشکیل شده بودند در سطح نمونه ها مشهود بود. رنگ نمونه ها ی ماکروسکوپی به ترتیب افزایش قلع در آلیاژ از قرمز به سمت نقره ای تغییر یافته بود و نمونه های دارای قلع بیشتر کاملا نقره ای و براق بودند .
اسلاید 60: نمونه کوچک را جهت مشاهده ریز ساختار میکروسکوپی پولیش و از پرسولفات سدیم (10 گرم) و آب(90 سی سی)جهت اچ کردن نمونه ها استفاده کردیم .
اسلاید 61: 100x حفرات گازی و انقباضی موجود در نمونه ماکروسکوپی مانع از اچ شدن می شد
نقد و بررسی ها
هیچ نظری برای این پاورپوینت نوشته نشده است.