پاورپوینت معرفی خواص متالورژیکی و فیزیکی فلزات ( درس متالورژی فیزیکی )
دانلود پاورپوینت با موضوع معرفی خواص متالورژیکی و فیزیکی فلزات ( درس متالورژی فیزیکی )،
در قالب ppt و در 332 اسلاید قابل ویرایش.
بخشی از پاورپوینت :
روش های آنالیز شیمیایی پودر ها(1) optical atomic spectroscopy (atomic absorption,atomic emission, and atomic fluorescence),
(2) x-ray fluorescence spectroscopy,
(3) mass spectrometry,
(4) electrochemistry,
معمولا از AA و AE استفاده می شود
دقت بالایی دارد و درصد های کم را مشخص می کند.
از طول موج جذب یا خارج شده عنصر مشخص می شود و از شدت مقدار آن اندازه گیری می شود.
از نمونه های استاندارد استفاده می شود جهت مقایسه
ابتدا مقداری از پودر اتم های منفرد تجزیه شده که معمولا در حلال حل می شود. سپس به قطرات ریز تبدیل شده و به کمک حرارت تبخیر می شود
تبخیر به وسیله flame انجلم می شود که برای (B, V, Ta, W) عناصر دیرگداز مشکل دارد و عناصری که طیف رزونانسی فرابنفش دارند مشکل دارند مثل فسفر و گوگرد
AA سریع است ولی برای چند عنصر هم زمان مشکل دارند و اتوماتیک نمی شود.
گاهی از پلاسما استفاده می شوند(ICP
برای چند عنصر هم زمان استفاده می شود و برای عناصر دیرگداز هم مناسب است
از کوره ها هم استفاده می شوند. دقت بالاتری دارد اما کند است و در حالاتی که روش های دیگر کارایی ندارند استفاده می شود
XRF and XRD
3.5 SURFACE CHARACTERIZATION
شیمی و ساختار سطح اثر مهمی دارد و می تواند اثر مهمی روی رفتار تف جوشی داشته باشند..
SURFACE CHARACTERIZATION
خصوصیات سطح در اندازه های کمتر از 1 میکرون خیلی مهم می شوند
شیمی سطح اثر زیادی روی پراکنده سازی و ساختارهای ایجاد شده حین و بعد از تف جوشی دارند
به عنوان مثال دنس شدن و درشت شدن به وسیله شیمی سطح کنترل می شود و ترکیب مرزدانه های را در پایان کنترل می کنند
روش های مهم در پودر های سرامیکی مورد بررسی قرار می گیرد.
از برهم کنش سطح با اتم، یون، اشعه X الکترون، نوترون استفاده می شود
عمق مورد بررسی به انرژی آن بستگی دارد مثلا برای الکترون
1 MeV, depth : 1 m.
20–1000 eV, :1 nm.
3.5.1 Surface Structure
تخلخل ها و مرزهای بین ذرات روی سطح ظاهر می شود
تعداد همسایه در مکان های مختلف سطح متفاوت است وبنابراین ساختار سطح متفاوت است و خواص در مکان های مختلف متفاوت است مثل
terraces.
Steps
kink
, low energy electron diffraction (LEED), scanning tunneling microscopy (STM),
atomic force microscopy (AFM)
این روش ها باید سطح صاف باشد و محدودیت دارد
SEM(2 nm)
TEM
3.5.2 Surface Chemistry
خروجی ها می تواند
Electron, ion, and photon
باشد.
روش معمول
Auger electron spectroscopy (AES),
x-ray photoelectron spectroscopy (XPS),
secondary ion mass spectrometry (SIMS)
برای بررسی عمق از آنالیز لایه لایه استفاده می کنیم با استفاده از ion beam sputtering لایه لایه بر می برداریم و آنالیز کنیم و ترکیب را بررسی کنیم که به آن depth profiling می گویند ومهمترین روش آنالیز است
3.5.2.1 Auger Electron Spectroscopy
با مقایسه با نمودارهای استاندارد ترکیب سطح بررسی می شود.
سریع است و تکرار پذیری دارد. و دقت بهتر از 10 درصد است.
ترکیب شیمیایی و بیشتر برای آنالیز عنصراست.
ایجاد شارژ سطحی باعث جابجایی رو پیک ها می شود و آنالیز دقیق را مشکل می کند
3.5.2.2 X-ray Photoelectron Spectroscopy
با استفاده از اشعه X از مدارهای کم انرژی الکترون خارج می شود
داده ها به صورت تعداد الکترون خارج شده بر حسب انرژی Binding رسم می شود که این الکترونها مشخص کننده نوع ماده است.
در XPS با الکترون های لایه های داخلی تر سرو کار دارد و برای آنالیز کمی و کیفی عنصری به کار می رود و به علاوه حالت پیوند شیمیایی را هم می دهد.
مکان پیک ها با پیک های استاندارد مقایسه می شود و عنصر مشخص می شود و از شدت برای آنالیز مقدار استفاده می شود
این روش کمترین تخریب را دارد و حالت شارژ شدن خیلی زیاد نیست.
دو روش داده های یکسانی می دهند و مکمل هستند.
3.5.2.3 Secondary Ion Mass Spectrometry
از بمبارن کردن سطح ب یون هایی نظیر
(He, Ne, or Ar
با ولتاژی در حد چند صد الکترون ولت تا چند کیلو الکترون ولت یونهای یا خوشه ای از یونها از سطح خارج می شوند
یونهای خارج شده بوسیله mass spectrometer آنالیز می شوند
اطلاعاتی در مورد ترکیب شیمیایی سطح می دهد و تا حدودی پیوند سطحی را می دهد.
قدرت تفکیک بالایی دارد و دقت بالایی دارد. حساسیت بالا برای آنالیز عنصری دارد و جزییات ترکیب شیمیایی سطح می دهد. آنالیز کمی تا حدی مشکل دارد.
Powder Consolidation andForming of Ceramics
ریز ساختار جسم تر اثر مهمی بر رفتار تف جوشی /
و بعد از تف جوشی دارد.
اگر تغییرات زیادی در جسم تر ایجاد شود بعد از تف جوشی ناهمگنی هایی ایجاد می شود که خواص مهندسی را خراب می کند.
مهترین هدف روش های شکل دهی ایجاد
homogeneous packing of particles
می باشد
به علاوه چون میزان انقباض تحت کنترل Packing
ذرات است هدف دیگر
High packing dnsity
می باشد
تصور هندسی از چگونگی وصل شدن ذرات به هم می تواند در فهم چگونگی چسبیدن ذرات به هم مفید باشد.
روش کلوئیدی مزایای مهمی در کنترل یکنواختی Packing جسم تر دارد
.به علاوه روش های کلوئیدی نقش مهمی در پروسه های مهمی چون slip casting وو tape casting
eletrophoretic deposition
gel casting
دارند
فشردن مکانیکی درون قالب به صورت خشک یا نیمه خشک یلی از معمولاترین روش ها در فشردن ذرات است اما فشار به صورت یکنواخت به ذرات منتقل نمی شودبه علت اصطکاک دیواره ها و پودرها
هرچند با ایزواستاتیک می توان بهتر شود ولی باز هم روش های کلوئیدی بهتر است.
روش های Plastic forming راه مناسبی برای تولید قطعات تر در مقیاس بالا است.
Extrusion معمول است و برای سرامیک های سنتی تا حدودی پیشرفته به کار می رود.
تزریق اما هنوز چندان معمول نشده است.
انتخاب روش به قیمت و تعداد بستگی دارد.
به علاوه روش های solid free-form fabrication در حال گسترش هستند
در این روش ها پلی مر نقش اساسی دارند و انتخاب آن بسیار اساسی است و البته باید به صورت مناسب خارج شوند که البته با توجه به مقدار زیاد حجم پلی مر ها این مرحله نقش اساسی دارند.
6.2 PACKING OF PARTICLES
به دو دسته تقسیم می شوند
(1) regular (or ordered) packing
(2) random packing
Coordination number
تعداد همسایه های در تماس
6.2.1 Regular Packing of Monosize Spheres
4 روش ممکن برای چسبیدن ذرات به هم وجود داردکه درجدول خصوصیات آن ارائه شده است.
آرایش rhombohedral بهترین است اما در عمل این ارایش ها به صورت محدود(domain) در بعض نواحی وجود دارند
این domain ها با نواحی نامنظم از هم جدا شده اند و باعث مشکلاتی نظیر شکل می شوند
ر حالت آرایش نامظم ذرات دو حالت ممکن است. اگر ذرات به صورت تصادفی پراکنده شوند و سپس تکان داده شود ارایش به حالت highest packing density می رسد که اصطلاحا dense random packing نامیده می شوند.
در غیر اینصورت . loose random packing
نامیده می شوند
به دانسیته اولیه poured density و به دانسیته بعد از تکانش tap density گفته می شود
6.2.2.1 Monosize Particles
حد بالایی packing density در حدود 0.635 to 0.640 است
در حالات وقعی ذرات کروی نبوده ودارای سطح صاف نیستند که این دوعامل باعث کلوخه شد می شود و دانسیته Packing کاهش می یابد
بیشترین packing density و ایزوتروپ ترین ساحتارها با استفاده از ذرات کروی یا equiaxed به دست می آید.
ذرات Anisotropic می توانند به بالاترین packing density فشرده شوند به شرطی که آرایش آنها منظم باشد مثلا
Bimodal Mixtures of Spheres
می توان با استفاه از ذرات ریزتر خفره های ذرات بزرگتر را پر کرده و packing density را افزایش
داد
در این حالت دو عامل مهم وجود دارد
(1) the ratio of the sphere diameters
(2) the fraction of the large (or small) spheres in the
mixture.
max. packing density
0.363 + 0.637 = 0.868
ترکیبی که بالاترین مقدارpacking density را می دهد به شکل ذرات وابسته است
Ternary and Multiple Mixtures
می توان با مخلوط های چندگانه ذرات کروی باز هم packing density را افزایش داد
binary mixture (packing density = 0.868) is filled
Ternary mixure : 0.952.
quaternary mixtures: is 0.983.
در عمل به دو دلیل از حالت 3 تایی بالاتر محدود می شود
1- ذرات در جای ایده ال خود قرار نمی گیرند
2- تولید انها مشکل است
ternary mixture
fine particles : 1 m
medium 7 m
large 49
درعمل محدود است
برای موفقیت دو عامل مهم وجود دارد
1- مخلوط کردن یکنواخت
2- فشردن همگن
6.2.2.5 Continuous Particle Size Distributions
وجود توزیع ذرات وسیع باعث بهبود packing density می شود
با افزایش standard deviation مقدارpacking density زیاد می شود
شکل های نامنظم باعث کاهشpacking density می شود
مطلوب ترین حالت وقتی است که توزیع ذرات با فاعده توانی باشد مطابق معادله اندرسون
اندرسون نشان داد وقتی n بین 1/3 and 1/2است بالاترین packing ایجاد می شود
اندرسون فرض کرد تمام اندازه ها وجود دارد اما این معادله توسط Dinger and Funk تعدیل شد
finite minimum particle size DS
می توان از ترکیب دو یا چند توزیع
packingdensity
بالاتری به دست آورد به شرطی که انداز متوسط پودر ها با هم خیلی متفاوت بوده و توزیع ذره پودر کوچکترپهن تر باشد
packing density به منظور دست یابی به بهترین رفتار تف جوشی پارامتر و بهترین خواص ساختاری پارامتر گمراه کننده ای است
پارامتر بسیار مهم packing uniformity است گه در واقع مقیاسی که در طی آن تغییرات در دانسیته نمونه روی می دهد
مطالعات نشان داده است که با افزایش توزیع اندازه پودرها میزان مقیاسی که در طی آن تغییرات در دانسیته روی می دهد زیاد می شود که این باعث مشکلات زیادی در مرحله تف جوشی می شود.
بنابراین در عمل توزیع اندازه ذرات پودر طبقه بندی و کنترل می شود و در طیف مورد نظر قرار گیرد که ممکن است اقتصادی نباشد
پودر هایunclassified معمولا دارای کلوخه هستند و نواحی nonuniform packing زیاد می شود
6.3 ADDITIVES AND CERAMIC FORMING
برای دست یابی به شکل و کنترل packing uniformity مقداری افزودنی به میزان حداقل ضروری است
افزودنی ها می تواند آلی یا معدنی و سنتز شده یا طبیعی باشند.
Organic additives معمولتر هستند چون کاملا می توانند قبل از تف جوشی خارج شوند.
4 دسته اصلی افزودنی ها
(1) solvents,
(2) dispersants (also referred to as deflocculants),
(3) binders,
(4) plasticizers
انتخاب افزودنی بیشتر به صورت سعی و خطا است.
6.3.1 Solvents
1. Provide fluidity for the powder during forming.
2. Serve as solvents for dissolving the additives
حلال ها ِ آب است یا مواد آلی
مواد آلی فشار بخار بالاتر، دمای جوش پایین تر و کشش سطحی پایین تر است
انتخاب به عوامل زیر بستگی دارد
: (1)the ability to dissolve other additives, (2) evaporation rate,
(3) ability to wet the powder,
(4) viscosity,
(5) reactivity towards the powder,
(6) safety
(7) cost
سرعت تبخیر بسیار مهم است زیرا
از آب برای فیلم های نازک استفاده می شود
گاهی مخلوطی از حلال ها استفاده می شود تا حلالیت و تبخیر را کنترل کنند.
تر کنندگی مهم است
این عامل با استفاده از حلال هایی الی یا اضافه کردنsurfactant (or wetting agent به آب ایجاد می شود
تر کنندگی ضعیف باعث مشکلاتی نظیرfoaming و افزایش در گرانروی می شود
محلول های ابی تمایل بیشتری به حباب زدن دارند
آب به علاوه گرانروی بالاتری دارد چون تمایل به ایجاد پیوند هیدرژنی با گروه های هیدروکسیل سطح پودر های اکسیدی دارند.
سطح پودر های BaTiO3,AlN, and Si3N4 می تواندبوسیله آب واکنش دهد
آب از نظر قیمت، ایمنی و دور ریز مناسب است.
6.3.2 Dispersants
برای جدا نگاه داشتن ذرات به منظور افزایش حجم ماده جامد و کاهش گرانروی لازم است
انواع پراکنده ساز
1. Simple ions and molecules
2. Short chain polymers with a functional head (or end) group, commonly
referred to as surfactants
3. Low to medium molecular weight polymers
6.3.2.1 Simple Inorganic Ions and Molecules
این نوع در محلول های آبی مهم است
این مواد از تجزیه محلول های غیر آلی مثل نمک ها، اسید ها و باز ها ایجاد می شوند که اغلب به عنوان الکترولیت استفاده می شود
جذب انتخابی یکی از یونها روی سطح و ایجاد لایه دوبل از یونها با بار مخالف باعث ایجاد دافعه بین لایه های دوبل به electrostatic stabilization منجر می شود
یونها با ظرفیت بالاتر موثرتر هستند و اگر ظرفیت یکسان باشد یون کوچکتر موثر است
Hofmeister series
monovalent cations,
Li Na K NH4 ,
divalent cations,
Mg2 Ca2 Sr2 Ba2.
6.3.2.2 Short-Chain Polymers with a Functional HeadGroup (Surfactants)
این مولکول ها دار سر functional که می تواند یونی یا غیر یونی باشد ودارای زنجیره هایی الی با حدود 50 تا 100 اتم کربن است
6.3.3 Binders
مواد پلی مر هایی با زنجیره طولانی هستند که به جسم تر استحکام می دهندو به صورت پلی بین ذرات عمل می کنند و گاهیplasticity لازم را حین تغییر شکل تامین می کنند.
Vinyls
acrylics
ethylene oxides (glycols).
انتخاب binder
(1) binder burnout characteristics,
(2) molecular weight,
(3) glass transition temperature,
(4) compatibility with the dispersant,
(5)effect on the viscosity of the solvent, (6) solubility in the solvent,
(7) cost
چون مقدار Binder زیاد است مهمترین خصوصیت آن قابل خارج کردن است که این تابع خصوصیت چسب و اتمسفر است
برای افزایش استحکام وزن مولکولی پلی مر باید بالا باشد و به علاوه Tg پایین باشد تا به تغییر شکل کمک کند
اضافه کردن binder باعث افزایش گرانروی می شود و حتی ژل ایجاد کند
در روش های ریختگی چسب نباید باعث افزایش زیاد در گرانروی شود زیرا باعث محدود شدن میزان جامد موجود می شود.
از طرف دیگر افزایش در گرانروی در اکستروژن مناسب است زیرا استحکام تر مناسب ایجاد می کند.
Sodium silicate در شکل دهی بعضی از سرامیک های سنتی بسیار مهم است زیر حضور Si و Na خواص را تحت تاثیر قرار نمی دهد. نسبت Na2O:SiO2 در حدود 2 تا 4 است. هیدرولیز SiO2 باعث ایجاد ژل می شود و پیوند قوی بسن ذرات سرامیکی ایجاد می کند.
6.3.4 Plasticizers
Plasticizers موادی هستند که باعث نرم شدن چسب در حالت خشک می شود یا دمای Tg را کاهش می دهدو انعطاف پذیری جسم تر را زیاد می کند
Plasticizer باید در همان حلالی که
سب حل می شود حل شود.
در حالت خشک چسب و plasticizer باید به صورت همگن مخلوط شوند.
Plasticizer با واکنس ها و تغییراتی که در مولکول های پلی مر چسب می دهد آنها را ضعیف کرده و باعث نرم شدن و کاهش استحکام چسب می شود.
6.3.5 Other Additives
Wetting agents,
برای کاهش انرژی سطحی مایعات به کار می رود و تر کنندگی ذرات با مایع را افزایش می دهد
. Lubricants
در فشردن در قالب،اکستروژن و تزریق به کار می رود و اسطکاک بین ذراتِا بین درات و دیواره قالب را کاهش می دهد
6.4 FORMING OF CERAMICS
عوامل مهم در به دست آوردن خواص مطلوب در جسم تر و بهینه سازی آن به کار می رود.
6.4.1 Dry and Semidry Pressing
از فشار تک محور یا همه جانبه برای پودر خشک(2 wt% water) یا نیمه خشک5–20 wt% اب به کار می رود
به منظور کاهش تغییرات در دانسیته برای اشکال ساده به کار می روند با نسبت ارتفاع به قطر 0.5–1.0
از فشار همه جانیه برای تولید اشکال پیچیده تر استفاده می شود.
6.4.1.1 Die Compaction
1- filling of the die,
2-powder compaction,
3- ejection
single-action mode vs double-action mode
مقداری چسب در حدود 5%حجمی اضافه می شود
Feed Material: Powders and Granules
خواص سیلان پودر ها اهمیت زیادی دارد
1-efficient die filling,
2- fast pressing rates,
3- reproducible green body
پودر های ریز سیلان خوبی ندارند بنابراین گرانوله می شوند
Formulation slurry
1- dispersant (e.g., ammonium polyacrylate),
2- binder [e.g., poly(vinyl alcohol)],
3- plasticizer [e.g., poly(ethylene glycol)],
4-lubricant [e.g., ammonium stearate).
فاکتورهای کنترل کننده خصوصیات گرانول
1-particle size distribution
2- degree of flocculation of the slurry,
3- type of additives,
4- spray-drying conditions.
خصوصیات مهم گرانول
1. Size, 100–200m
2- size distribution, 50–400 m
3- shape: (کروی)
4- Particle packing: 45–55%
3. Particle packing homogeneity
به پایداری دوغاب و مرحله خشک شدن بستگی دارد
به علاوه جدایش چسب به سطح گرانول ها باعث کاهش دانسیته در سطح بیرونی گرانول ها می شود
4. Hardness
با packing density و نوع چسب کنترل می شود.
5. Surface friction
Die Filling
سیلان به وسیله توزیع وسیع در اندازه، شکل کروی، و سطح صاف کنترل می شود.
قالب های باریک باعث کاهش کلی packing density می شود. نشان داده شده است که اثر دیواره ها هنگامی که قطر قالب بیش از 250 برابر قطر گرانول است اثر دیواره ها ناچیز می شود.
The Compaction Step
1- دوباره آرایی گرانول ها : حفره های بزرگ حذب می شوند
2- تغییر شکل : با تغییر شکل گرانول ها حفره های ریز حذف می شوند
فشردگی یک دسته ذره به مقدار و نوع گرانول ها بستگی دارد
اگرپودر دارای کلوخه های دارای دانسیته کم، ضعیف آنگاه هر دو مرحله روی می دهد و دانسیته بالا می رود
دانسیته قطعه به صورت تابعی از فشار اعمالی وسیله ای برای بررسی رفتار فشردگی است
.نقطه شکست تابعی از سختی گرانول ها است. پودر هایی که شامل ذرات اصلی است یک خط نشان می دهد. در صورتی که گرانول ها دو خط نشان می دهند که نقطه شکست به وسیله استحکام کلوخه ها نشان داه می شود.
Factors Influencing the Compaction of Particles
شیب فشار باعث ایجاد شیب در دانسیته می شود.
لایه نازکی از ذرات ریز به دیواره قالب می چسبند بنابراین هیچ تماسی بین قطعه و دیواره متحرک نیست. دراین حالت
Rw and Hw اثری روی fdyn ندارند و مقدار بالایfdyn در واقع نمایانگر اصطکاک بین ذرات پودر است و تخریب در داخل پودر فشرده شده روی می دهد و نه در دیواره قالب
برای ذراتی که بزرگتر از خشنی دیواره هستندfdyn در حد 0.2 تا 0.4 است وبه پارامتر های پودر ودیواره قالب بستگی دارند. مقدار کم fdyn نتیجه اصطکاک بین ذرات و دیواره صاف است در این حالت تخریب در دیواره قالب/پودر صورت می گیرد
اثر اندازه پودر بر روی ضریب اصطکاک
. افزایش ضریب اصطکاک باعث کاهش یکنواختی پر کردن قالب و افزایش تمایل به کلوخه شدن و در نتیجه افزایش شدید تغییرات در دانسیته نمونه می وشود.
ضریب اصطکاک بین پودر و دیواره خشن همچنین به جهت شیار ها در دیواره بستگی دارد. اگر شیار ها در جهت حرکت نسبی بین پودر و دیواره باشند
اثر روانساز
ضریب اصطکاک برای پودر های ریز با افزایش با افزایش ضخامت لایه روانساز کاهش می یابد
برای ذرات درشت این اثر کم بوده و به ضخامت لایه روانساز بستگی ندارد.
رو های مختلفی برای اندازه گیری تغییرات در دانسیته ارائه شده است مانند
microscopy,
microhardness,
x-ray tomography,
x-ray radiography,
ultrasonic,
nuclear magnetic resonance
اثر توزیع اندازه ذرات
برای پودر ها با توزیع پهن رسم دانسیته بر اساس لگاریتم فشار اعمالی شیب تندتری نسبت به توزیع باریک دارد.
اثر شکل ذره پیچیده است ذرت کروی یا هم محور ترجیح داده می شوند اگر ذرات صفحه ای به صورت مناسب چیده شوند دانسیته بالاتری به دست می آید......
Factors Influencing the Compaction of Granules
عوامل مهم عبارتند از
1- hardness
2- size,
3- size distribution.
کلوخه سخت آسان تر دوباره آرایی دارد اما اگر خیلی سخت باشد تغییر شکل آن مشکل است و بنابراین در حالت فشرده شده دارای حفره های بزرگ خواهد بود که حذف آنها حین تف جوشی سخت است و عیوب ساختاری ایجاد می شود
کلوخه نرم به راحتی تغییر شکل می دهد اما اگر خیلی نرم باشند در طی مرحله فشرده شدن دوباره آرایی سخت می شود و بنابراین large packing flaws حذف نمی شوند و بنابراین تغییرات زیاد در دانسیته مشاهده می شود و این در حین تف جوشی باعث ایجاد دانسیته کم و ترک خوردگی می شود.
particle packing در گرانول ها به خصوصیات دوغایب مورد استفاده ربط دارد. دوغاب پایدار باعث ایجاد گرانول های سخت می شود
اما یک دوغاب نسبتا دلمه particle packing کمتری دارد و برای spray drying بهتر است
جسم فشرده شده که از گرانول های دنس تر تهیه شده است دانسیته تر بالاتری دارد.
سختی چسب با دمای Tg مشخص می شود. اگر دمای فشار دادن خیلی زیر Tg باشد چسب سخت و ترد است و بنابراین شکل دادن گرانول ها سخت است.
به علاوه اگر دما بالای Tg باشد چسب نرم است و به حالت rubbery دارد. اگر چسب خیلی نرم باشد دوباره آرایی در فشارهای کم کافی نیست و باعث شیب در دانسیته می شود.
اگر اندازه گرانول ها خیلی کمتر از قطر قالب باشد، اندازه گرانول ها تاثیری بر compact density ندارد.
هر چه توزیع اندازه گرانول ها پهن تر باشد بعد از پر کردن قالب packing density بالاتر است اما اگر توزیع باریک باشد compact density بعد از پرس کردن بالاتر است
جدایش چسب به سطح گرانول ها و عیوب ماکروسکپی باعث ایجادpacking heterogeneities می شود که باعث ایجاد عیوب ساختاری بعد از تف جوشی می شود
Ejection of the Powder Compact
این که بازگشت فنری strain recovery
نیز strain relaxation نامیده می شود با آزاد کردن نیرو بلافاصله آزاد می شود. مقدار آن تابع :
powder,
the organic additives,
applied pressure,
rate of pressing,
the
gas permeability of the powder compact
معمولا در فشار های بالا و در مقدار چسب بالاتر مقدار بازگشت فنری بالاتر است
مقدار کم آن باعث جدا شدن قطعه از پانچ می شود ولی مقدار زیاد آن باعث ایجاد عیوب می شود.
استفاده از روانسازفشار لازم برای خارج کردن قطعه را کاهش می دهد.
Compaction Defects
ایده آل
بدون عیوب ماکروسکپی و گرادیان دانسیته حداقل
یکنواخت پر کردن قالب میزان حرکت دخلی را در حین فشار دادن کاهش می دهد بنابراین
استفاده از روانساز اصطکاک داخلی را کاهش می دهد بنابراین
شیب تنش و بنابراین شیب در دانسیته به علت اصطکاک دیواره ها با افزایش نسبت (L/D زیاد می شود
e single-action mode L/D< 0.5,
double-action mode, L/D< 1
. 1-springback
2- friction at the die walls.
استفاده از چسب به منظور افزایش استحکام Compact، کاهش فشار اعمالی به منظور کاهش بازگشت فنری و استفاده از روانساز برای کاهش اصطکاک عیوب را کاهش داد
Isostatic Compaction
Casting Methods
slip casting,
pressure casting,
tape casting.
در این روش ها از دوغاب و سپس خارج کردن مایع به منظور سفت کردن ذرات در دوغاب استفاده می شود
Gel casting
ذرات با پلیمره شدن و ژل شدن بی تحرک شده و شکل می گیرندو بعد مایع بخار می شود
اید آل جسم تر :
1-
1- homogeneous particle packing
2- بالاترین دانسیته تر ممکن
دوغاب باید دانسیته ذره بالا داشته باشد و خصوصیات رئولوژیکی مناسبی داشته باشد تا حین ریخته گری به نحو مناسبی سیلان کند و سرعت تولید بالا باشد
دو عامل که می توان کنترل کرد تا خواص کنترل شود
(1) the colloidal
(2) عوامل موثر بر رئولوژی
روش های دوغابی می توانند particle packing همگن ایجاد کند و اندازه عیوب کاهش یابد ولی محدود به قطعات نازک می شود.
Slip Casting
سرعت شکل دهی consolidation با گذشت زمان کاهش می یابد و بعد از زمان مشخص دیگر سرعت به قدری کم می شود که اقتصادی نیست.
با افزایش capillary suction قالب سرعت بالا می رود
Microstructural Defects in Slip-Cast Green Bodies
عیوب در حین ریخته گری و عمدتا از خصوصیات دوغاب ایجاد می شود
معمولترین آنها حفره های بزرگ به علت حبابهای هوا است
می توان با بهبود تر کنندگی، هوازدایی و اجتناب از توربولانس از آنها جلوگیری کرد.
2- Elongated (anisometric) particles
به صورت خاص در جهات مشخص جهت گیری می کنند (در امتداد سطح قالب)
3- Segregation,
ذرات درشت تر زودتر ته نشین می شوندکه با بهبود پایداری دوغاب رفع می شود.
Pressure Casting
سرعت تولید بالاتر و نیاز به فضای کمتری دارد
اما گران قیمت تر است ولی برای پودر های ریز سرامیک های پیشرفته مورد توجه است
Tape Casting
Microstructural Defects in Green Tapes
1- Large voids
که از حباب های حبس شده در دوغاب یا بخار شدن سریع مایع حین خشک شدن ایجاد می شود.
با هوا زدایی و کنترل سرعت تبخیر می تواند حل شود
2- Segregation
به علت تفاوت در ته نشینی است
مشکل ساز نیست مگر اینکه
1- فیلم ضخیم باشد
2- سرع خشک شدن پایین باشد
3- پایداری دوغاب ضعیف باشد
3- جدایش چسب به سطح باعث ایجاد گرادیان درPacking density
و به علاوه می تواند باعث می شودپیچش و ترک فیلم در حین تف جوشی شود
اگر ذرات در دوغاب alongated باشندهنگام سیلان زیر تیغه باعث preferential alignment در جهت سیلان می شود.
این در فیلم های الکترونیکی باعث ایجاد خواص غیر ایزوتروپ حین تف جوشی می شود و دقت ابعادی ممکن را کاهش می دهند.
Gel Casting
Electrophoretic Deposition
برای high packing density نیاز به دوغاب با پایداری بالا است وذرات کلوخه باعث low-density deposit می شوند.
. Plastic Forming Methods
تغییر شکل پلاستیک مخلوط یک پودر و افزودنی ها
1. High tooling costs
2. Removal of the high concentration of
به این علاوه ضخامت های بیش از 1cm مشکل است
Injection molding
روش مناسبی برای تولید در مقیاس بالا با اشکال پیچیده است
–دو نیاز کلی برای موفقیت این روش ها
1- مخلوط باید به صورت پلاستکی سیلان کند تا شکل مطلوب ایجاد شود
2- شکل ایجاد شده باید استحکام لازم را داشته باشد تا تحت جاذبه یا حین کار خم نشود
6.4.3.1 Extrusion
Extrusion Defects
عیوب معمول ماکروسکپی
laminations,
tearing,
segregation
Laminations
ترک هایی هستند که دارای یک پترن یا جهت گیری خاص هستند که به علت دوباره آرایی لازم حول مارپیچ ایجاد می شوند
.Tearing
ترک های سطحی هستند که هنگام خروج ماده از قالب ایجاد می شوند که به علت طراحی بد قالب یا پلاستیسیته لازم است
Segregation
شامل جدا شدن مایع و فاز جامد حین اکستروژن است که به علت مخلوط کردن ناقص است
عیوب میکروسکپی
1- حفره ها: به علت حبس هوا
2- ناخالصی ها: به عات آلودگی
Solid Free-form Fabrication
تولید اشکال پیچیده از CADبدون استفاده از ابزار های سنتی مانند قالب و...
انواع آن
(1) stereolithography,
(2) laminated object manufacturing,
(3)fused deposition modeling,
(4) selected laser sintering
از موادمعمول مانند دوغاب ها، پودر یا مخلوط پلی مر و پودر اشکال پیچیده تولید می شود.
6.4.4.1 Steroelithography
یک پرتو لیزر روی سطح سوسپانسیون غلیظی از ذرات سرامیک در محلول مونومر اسکن می شودو مونومر ست می شودتا لایه ای پلی مری تشکیل شود که رات سرامیکی را به هم پیوند می دهد
قطعات سرامیکی سپس بعد از خارج کردن پلی مر و تف جوشی تهیه می شود
درص جامد سوسپانسیون بالا باشد 50 درصد حجمی تا high packing density ایجاد شود و گرانروی پایین باشد تا حین پروسه سیلان کافی باشد.
گرانروی پایین محلول مونومر و پراکنده ساز نیروی های بین ذرات کنترل می شود در موبقیت پروسه اهمیت اساسی دارند
عمق لایه حین عملیات پارامتر مهمی است. در وسایل کنونی ضخامت لایه ها در حدود 100-200میکرومتر لازم است تا لایه گذاری و چسبیندگی لایه ها موفقیت آمیز باشد
Laminated Object Manufacturing
لایه هایی از ورقه های نازک به صورت پیوسته به هم وصل شده و بوسیه لیزر برش داده می شود. مدل ها به کمک کامپیوتر ایجاد می شود
بعد از خروج چسب و تف جوشی قطعات ایجاد می شوند
تـوضـیـحــاتِ فـایــل :
تعداد اسلایدها : 332
- قابل ارائه و مناسب بعنوان پروژه کلاسی
- این پاورپوینت کاملا استاندارد بوده و در تهیه آن کلیه اصول نگارشی رعایت شده است.
