هعزفی یکل FCC ؿثى ت س ٢

Transcript

1 1

2 2 آلیاصهای غیزآه ی

3 فصل چهارم: نیکل و آلیاژهای آن 3

4 هعزفی یکل FCC ؿثى ت س ٢ چمش پز ٤ ش ؿى اػتحىا خ ب پا ٥٤ تاال د ا ٢ دس ما ت خ ب دس تشاتش خ ٣ اوؼا ٤ ؾ شا تؼ ٥ اس پا ٤ ف ض ٤ ه ػ ا ت حذد واستشد 4

5 کاربزد یکل gas turbines rocket engines Nickel-cadmium battery Stainless steel cutlery 5

6 ت لیذ هظزف یکل Global refined nickel consumption by countries in 2011 World nickel production 2011 World nickel reserves

7 Open-pit nickel mine on mainland New Caledonia ا اع ػ ؼذ ٥ ى : ػ ف ٥ ذ ا ٢ ٥ ى - غ ت لیذ یکل Norite Pegmatite )وا ادا )... ػ ٥ ٥ ىات ا ٢ ٥ ى Garnierite ) ٥ وا ذ ٥ ا...( التش ٤ ت ػشپا ت ٥ ٥ ى ) اعك اػت ا ٣٤ ص ٤ شاػت ا ٣٤...( اك ل اػتخشاج ویىل: اػتخشاج ویىل اص گاسویشیت اد ؼذ ٣ سا دس اؿ ٥ ا ٢ ػ ؿى ت لغؼات و چه دسآ ذت ٣ دس ا خه ٣ و ذ ػپغ تا %33 ص تاسو س وه خ ط وشد تا اد ذاص آس اح ٥ اء ٣ ا ٤ ذ تا ات %40-30 ٥ ى تذػت آ ٤ ذ. ات ٥ ى سا دس دػت ا تثذ ٤ و ذ لشاس ٣ د ذ اخا ل ٣ ا ٢ آ سا ت ػ ٥ د ٥ ذ ا اضاف د مذاس ٢ اد ذاص آس اوؼ ٥ ذ د ت داخ ػشتاس ٥ ثش ذ تا حل ٣ و ت ٥ ج ٣ ؿ د حت ٢ %80 ٥ ى %20 شد تاؿذ ػپغ ا ٤ ات شح د سا دس اؿ ٥ ا ٢ ػ ؿى ت لغؼات و چه دس ٣ اس ذ تؼذا دس آػ ٥ ا ٢ ا ٢ تل ست شد دسآ دس دػت ا ت ٤ ىا ٥ ى ٣ ٣ ا ٤ ذ تا لت ٣ و شد اص %20 ت %1 تشػذ تاالخش لؼ ت ت ٥ تش ػ ف س ٥ ى تثذ ٤ ت اوؼ ٥ ذ شدد آ ا اوؼ ٥ ذ ٥ ى سا ت ػ ٥ مذاس ٢ صغا دس و س ؿؼ ا ٢ و چى ٣ اح ٥ اء ٣ ا ٤ ذ اػتخشاج ویىل اص ػ لفیذ ویىل- مغ: ا ف( پشػ ٥ اس د اد ؼذ ٣ ٥ ى غ ت سؽ ا ٢ خت ف دا ت ذ ٢ اد ؼذ ٣. ب( ت ٤ د اد ا ٥ شدداس تؼذا ذاخت آ ا ت ظ س تحل ٥ ات ٥ ى غ. ج( جذا د ػ ف س ا ٢ ٥ ى غ اص ٤ ىذ ٤ ش دس ات ت سؽ آسف د( تلف ٥ د ٥ ى ت سؽ ا ىتش ٥ ض. 7 Lateritic nickel ore

8 Alloy 201 Food processing equipment Caustic handling equipment Chemical Shipping drums Electrical & electronic parts Susceptible to graphitization at grain boundaries ویىل خالق تداسی آلیاط ای محل ل خامذ آلیاط ای سػ ب ػخت ؿ وذ آلیاط ای ػخت ؿذ تا رسات ( 2 )ThO آلیاط ای حافظ داس ویىل تیتاویم دسته ب ذی آلیاصهای پایه یکل Nickel-Chromium (600, 601, 690, 214, 230, G-30, RS-330) Corrosion Resistance at Elevated Temp Furnace muffles, heat treating equipment, nuclear steam tubing, heat exchangers, aircraft engine components Ni-Fe-Cr (800, 800HT, 825, 20Cb3, N-155, 556) High Temp Strength, Resistance to Oxidation Heat exchangers, carborizing fixtures, pickling tank heaters, spent nuclear fuel element recovery, hydrofluoric acid production Co-Cr-Ni-W (L-605, 188, S-816, 54Co-26Cr) Sensitive to Copper contamination Ni-Cr-Mo (C-22, C-276, G, S, X, 622, 625, 686) Corrosion resistance at room temp Nickel-Copper Alloys (K-500) Resistant to Sea Water, Chlorine Pump shafts, impellers, oil well drill collars, electronic components, springs Sensitive to strain age cracking Alloy 200 Used for service above 600F because: Has low carbon which promotes increased resistance to graphitization at elevated temps Nickel - Copper (400, R-405) Resistance to Sea Water, chlorination Naval Application, Chlorination Plants, Water meter parts, pump shafts, feed water heaters Nickel-Molybdenum (B, B-2, N, W) Low temp corrosion resistance, some acids Cryogenic Service Ni-Fe-Cr (901, X-750) Forging applications generally not welded Ni-Cr (713C, X-750, U-500, R-41, Waspalloy) Al-Ti-Nb strengthening Good high temp oxidation Gas turbine components 8

9 9 آلیاصهای پایه یکل

10 تزکیب شیویایی آلیاصهای یکل pure SSS ppt Disp. 10

11 11 خ اص فیشیکی خ اص هکا یکی آلیاصهای یکل

12 )... یکل خالض تجاری 200( Nickel 200, cold drawn and annealed in a continuous process at 830 C (1525 F). Structure: nickel solid solution. NaCN, (NH4)2S2O8. 12

13 آلیاصهای یکل- هس )ه ل( 400( R-405 K-500 )... 13

14 آلیاصهای یکل- هس )ه ل( 400( R-405 K-500 ) Monel 400, cold drawn and annealed in a continuous process at 830 C. Nickel copper solid solution with a few unidentified nonmetallic inclusions (black). NaCN, (NH4)2S2O8. Monel R-405, cold drawn, and annealed in a continuous process at 830 C Microstructure: nickel-copper solid solution with sulfide stringers (black constituent). NaCN, (NH4)2S2O8.

15 15 آلیاصهای یکل- کز م )ای ک ل )...

16 آلیاصهای یکل- کز م 16 Inconel 600, solution heat-treated at 1200oC/1h+870oC/4h, showing solid solution phase with chromium carbide precipitates at GBs and some titanium carbides and nitrides within the grains

17 )... آلیاصهای یکل- ه لیبذى )هستل ی 17

18 )... آلیاصهای یکل-آهي-کز م )ای کل ی 18

19 فصل پنجم: سوپرآلیاژها 19

20 ػ پشآ ٥ اط ا دس الغ تاال ت ػؼ ٤ افت ا ذ. د ا ٢ تاال داس ذ. آ ٥ اط ا ٣٤ س پزآلیاصها ما دس تشاتش حشاست خ ٣ اوؼ ٥ ذاػ ٥ ٣ تاؿ ذ. ػ پشآ ٥ اط ا تشا ٢ واستشد دس د ا ٢ ا ٤ آ ٥ اط ا اػتحىا خ د سا دس د ا ٢ تاال حفؼ ٣ و ذ ما ت ص ٤ اد ٢ ت خضؽ ؿىؼت دس حاػ ت تشو ٥ ة ؿ ٥ ٥ ا ٣٤ ؿا ػ ٣ تاؿ ذ. وثا ت پا ٤ آ ٥ ى ٥ ى پا ٤ ش ػاخت دس ػ پشآ ٥ اط ا اص اػتفاد ا ٥ ت ست ٥ ا ٢ ؿ ٥ ٥ ا ٣٤ ك ا ٤ غ ػ رغا تثذ ٤ عشح ا ٢ اص ٢ و ك ا ٤ ؼ ٣ خ ٣ حشاست ٣ ما ت ت ٥ اص اػت ت د. ذ ا داؿت واستشد ػ پشآ ٥ اط ا: ت ست ٥ ا ٢ اص ٢ اپ ٥ ا ت ست ٥ ا ٢ تخاس ٥ ش ا ا ٢ ت ٥ ذ تشق ػاخت لا ة ا ٢ س ٤ خت ش ٢ اتضاس ا ٢ ش واس لاسف پضؿى ٣ د ذا پضؿى ٣ فضاپ ٥ ا ا تج ٥ ضات ػ ٥ ات حشاست ٣ ػ ٥ ؼت ا ٢ تش ٣ ؼت ا ٢ ػ ٥ ؼت ا ٢ ؿ ٥ ٥ ا ٣٤ پتشؿ ٣ ٥ تج ٥ ضات و تش آ د ٣ تج ٥ ضات و س ا ٢ ف ضات ثذ ا ٢ حشاست ٣ تثذ ٤ رغا ػ 20

21 چشا ایهگ و م اد ت ست ٥ ا ٢ اص ٢ دس د ا ائ ٣ تاالتش اص 750 دسج ػا ت ٥ شاد واس ٣ و ذ آ ٥ اط ا ٢ آ ٥ ٥ دس حذد د ا ٢ 600 دسج رب ٣ ؿ ذ. ف الد ا ٢ ػاد ٢ ا ش چ مغ رب تاال داس ذ ٣ دس د ا ٢ واس ٢ ت ست ٥ ا ص صد ش ٣ ؿ ذ. اص ا ٤ سػت و ت آ ٥ اط ا ٢ خاف تا ت ا حفؼ اػتحىا ػفت ٣.. ما ت خ ٣ دس د ا ٢ تاال ٥ اص اػت.. ف الد ای ضذ صوگ: ا ٥ اد لشف ٣ دس د ا ٢ تاال دس ت ست ٥ ا ف الد ضذ ص تا ػ اكش ٢ ا ذ وش ٥ ى خ اف ت ػ ٣ اص خ د اسائ ٣ د ذ. ثا :316L AISI آلیاط ای تیتاویم: اجاص اػتفاد دس د ا ا ٢ تاالتش تشا ٢ د ا ا ٢ و تش اص 565 دسج ػا ت ٥ شاد ت ك ٥ ؿذ اػت. ت ٥ تا ٥ غا ثا تا آ ٥ ٥ ا اد ٤ صسو ٥... آ ٥ اطػاص ٢ ٣ ؿ د تا خ اف غ تتش ت دػت آ ٤ ذ. پش لشفتش ٤ آ ٥ اط ا ٤ ش داسا ٢ % 6 آ ٥ ٥ %4 ا اد ٤ ٣ تاؿذ. آ ٥ اط Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si ما تش ٤ دس مات خضؽ اص ٥ ا ا ٤ ش اػت. تشا ٢ لغؼات ت ست ٥ خشج ٣ ا ضص ىا ا ٢ ا ٢ داؽ لشف ٣ ؿ د. آلیاط ای ویىل: تاالتش ٤ د ا ٢ ػ ٥ ات ٣ دس ٥ ا آ ٥ اط ا ٢ د ا ٢ تاال تا ػ اكش ٢ ا ذ وش وثا ت ٥ ثذ.. آ ٥ اط ٣ ؿ د تا خ اف ٥ اص د ا ٢ تاال سا ا ٤ جاد و ذ. ت ػ پش آ ٥ اط ٥ ض س ؼت ذ. تشخ ٣ اص آ ا ػثاست ذ اص: Waspalloy Inconel 100 Rene 950 ػایش م اد: 21 وا پ ص ٤ ت ا ٢ پا ٤ ف ض ٢ اد ػشا ٥ ى ٣ تشو ٥ ثات ت ٥ ف ض ٢

22 یا طایلآشپ ػ :شیزپساو تم٥مح ٣ ش شپ ػ صا ا طا٥ آ ذ تؼ و ت٥ تال ساو ٣ى٥ اى ذ ساد صا ٢ا ؽس ٣ى٥ اى ا ت٣ ت ىؿ ا آ.داد یا طایلآشپ ػ یطس لاتم پ ٢سا٥ؼت صا عا ا ٢ا طا٥ آ ش٤زپساو صا ك٤شع ٢ا ذ ٤اشف ٢طس ات پ ذ٥ ت.ذ دش ٣ صش ا تاؼغل ٢طس ات پ صا غ ج طا٥ آشپ ػ ات ت٥ؼ اد او صا ك٤شع ؽس ٢ا طشتؼوا ا٤ ٢ساىػشپ ه٥تاتػاض٤ا ش )HIP( ذ٥ ت.ذ دش ٣ ٤شت ٤ا تاؼغل ا ٣چ٥ل ٣حاشج ٢ا ص ػ ذ ؿات٣. یا طایلآشپ ػ يلپ لاتؼیشو يگتخیس د ج ت٤دذح ٢ا ٣ى٤ط ىت ةثػ دذح ذؿ ذؿس تؼ ك طا٥ آشپ ػ ددش ٣ ٤اشتا ت ات ؾ٤اذ٥پ ٢ا ذ ٤اشف ذ٤ذج ذ٥ ت ٤ا تؼ ك ض٥ صس ت صس ؼػ ت.ذتا٤٣ ٤ا تاؼغل لا ؼ ظػ ت ذ ٤اشف ٢ش تخ٤س ك٥لد ذ٥ ت.ذ دش ٣ دذح ة٥وشت ٣٤ا٥ ٥ؿ ٢ا طا٥ آشپ ػ ٣ تخ٤س سا٥ؼت شت دشتؼ صا ٢ا طا٥ آشپ ػ ش٤زپساو د ت ٤اشتا ت فا خ ٢شتػ ت ض٥ صا ٤ا ك٤شع تال لح ذ ا خ د ت ش ذ چ و فاغؼ ا ٢ش٤زپ ت ام ت ٣ تؼخ ٢ا ذ ٤آشف ساو ٣ى٥ اى شت ت صا ذ ا خ ٢ش تخ٤س د ت یا طایلآشپ ػ هت يلاتؼیشو سادت خ دامدوا ٢ا ت ؼل ٣ اشحت ا ٥تس ت لا ؼ اؿ ٢ا شپ تحت ساف لاات ا ؾوا ا هؼ٤د.ذ ؿات٣ ع 15 اػ تؿز تام٥محت ٢سا٥ؼت ٥ ص ؾ٤اضفا ا ذ اس تس ك ا ٥تس ت تفش تػا ذ ػ ٤ا تام٥محت شت اى ا ؾ٤اضفا ٢ا د ٢دس ٢ساوساف ؾ او ٢ا ٤ض ذ٥ ت سا تػا د ت.تػا ؼػ ت ذ ٤اشف دا ج ا سادت ج ت س ظ ذ٥ ت هت ٢ا ٣ اتؼ٤شو ٣ تخ٤س ةثػ ذؿ ات ا تت صا ٤ا ك٤شع ٢ا شپ ٥تس ت اس ات ٢ا اد سادت ج ٢اتػاس ا ػا ؾ ت ذ٥ ت د ت ٤ا ة٥تشت لاػ فا خ شت ٣تساشح ساذ٤اپ اىحتػا ٣ تؼخ ٣ؿضخ اىحتػا فاغؼ ا ٢ش٤زپ ض٥ ؾ٤اضفا.ذ تا٤ اهصایلآزپ س ذیل ت یاهش ر 22

23 پش ای ت ستیه کاربزد س پزآلیاصها Single Crystal Directionally Polycrystalline دیؼه ت ستیه ت ست ؿاسطس... 23

24 اهصایلآزپ س عا ا 24 یا طایلآشپ ػ یاپ :لىیو ٢ا طا٥ آ ى٥ ٢ا ت اح هت ٢صاف ب ػس ٣تخػ ذؿ ىحتؼ ذؿ ظػ ت تات ػس ٢ذ٥ػا ا ت٤ص پ او ٣تؼ ك فسال ف تخ دس دافتػا ساشل ذ ش٥ ٣. ٢ا طا٥ آشپ ػ ٤اپ ى٥ ٤شت ذ٥چ٥پ ٣تاث٥وشت ذ ؿات٣ و تاؼغل ٢ا د لاات ت ساو.ذ س٣ اح شضاح 50 ذك ص ٢ا س ت ٢ا ا ٥پا تفش٥پ غ ج صا ٤ا ا طا٥ آ.ذؿات٣ تا٥ك لخ ٣ كا ٢ا طا٥ آ ى٥ ٣تساشح ٢ساذ٤اپ ت٥ تال ذؿ ىحتؼ.ذؿات٣ ٢سا٥ؼت صا ٤ا ا طا٥ آ ٢اح 10 ٣ ا 20 ذك شو شثواذح 8 ذك ٥ ٥ آ ٥ ات٥ت 5 ات 15 ذك ت اثو ش٤دام ٣ و ذث٥ ٥ت ٥ تؼ ت ذ ؿات٣. یا طایلآشپ ػ یاپ -لىیو :ه آ ٢ا طا٥ آشپ ػ ٤اپ آ تا تفش صا ٢ا دلا ف ص ض ٣ت ٥تػآ ذ ؿات٣ و ٢اساد ٢ا ٥ ص صا ح ذ اج آ ى٥ د ت ٢اشت ٢ساذ٤اپ ٥ ص صا٥ 25 لاذح ت ذك ى٥ تػا. ٢ا ش ٢دذؼت صا ٤ا ا طا٥ آ وات قخ ذ ا ذ٤دش و ش ه٤ ات ٢ا ض٥ اى ٣كاخ ىحتؼ.ذ ؿ٣ ٣خشت صا ٤ا ا طا٥ آ ش٥ظ 57 V ٢اح A - 25 ات 35 ذك ٣ ص ى٥ ذ ؿات٣ ا اىحتػا ت س ضح ٥ د ٥ ٥ آ ٥ ات٥ت ذؿات٣. ش د ٢ا طا٥ آ ٤اپ آ و ٢ا طا٥ آ X 750 Incoloy 901 ٢ا آ ذ ؿات٣ لاذح 40 ذك ٣ ص ى٥ تؿاد ذ ا ٢ا ش ات ى٥ شتلاات اىحتػا ٣خت ٣تخػ ظػ ت تس ك ٣ت ػس.دش٥ ٣ ش ش ٤د ٤ا ا طا٥ آ شت ٤اپ آ ى٥ ت اثو ذ ؿات٣ اىحتػا ٤ا ش دذح ج650 داش ٥ت اػ ةػا د ت ة٤شض طاؼث ا ٣تساشح ا آ ٥٤اپ.ذؿات٣ ٤ا ا طا٥ آ اؿ Incoloy ات ٢ا سا ؿ PyrometCTX PyrometCTX -3 ش٥غ ذ ؿات٣.

25 یا طایلآشپ ػ یاپ :تلاثو اهصایلآزپ س عا ا 25 ٢ا طا٥ آشپ ػ ش٤زپساو ٤اپ ت اثو فلاخشت ش٤اػ ا طا٥ آشپ ػ ض٥ اى اىحتػا ٣خت ٣تامت ذ ساد فا خ ٣تساشح ٣ت خ دذح ٢ا د ج1000 ذ ا خ داش ٥ت اػ.تؿاد ٢ا طا٥ آشپ ػ ٤اپ ت اثو ٢اح شو ت ام ت ٣ دس خ ٥ػاذ٥ؼوا ٣ت خ تؿاد ٥ چ ت٥ تال ٢ساىؿ ج ت ام ت ٣ تؼخ ٣تساشح ا آ تثؼ ت ٢ا طا٥ آ ٤اپ ى٥ شتلاات.ذؿات٣ صا فشع ش ٤د اى ا بر ٢ش تخ٤س ٤ا طا٥ آ ا ات شفؼ تا سآ ت٤ض ٢ش ٤د تثؼ ا طا٥ آشپ ػ ش٤اػ ت و صا٥ ءلاخ ت ذ ساد.ذؿات٣ ػ ش ٣ كا ٢ا طا٥ آ ٤اپ ت اثو اس ا ت٣ تس ك ت ٤ر شظ :تفش -1 ٣٤ا طا٥ آ و ٢ا ا د لاات ٠دذح 650 ات 1150 ج داش ٥ت اػ دس دافتػا ساشل ذ ش٥ ٣ و اؿ ٢ا طا٥ آ HAYNES S HAYNES HAYNES UMCO ذ ؿات٣. -2 ٣٤ا طا٥ آ و 651 دذح ات داش ٥ت اػ ج ت ساو ذ س٣ MP TN3MP ش٥ظ طا٥ آ ام ؾ٤اػ ت Stellite B 6 طا٥ آ 2525 HAYNES ٤شت٥ت دشتساو اس ا٥ ٢ا طا٥ آ ش٤زپساو ٤اپ ت اثو تؿاد تؿا تخاػ تاؼغل ساى ش ش٥ظ ٢ا ٥تس ت ٢صا ءاضجا ٢ا س تواس ٢ا تؼ ت پ ٤ا ٣حاشج ٢ا ش٥غ دس دافتػا ساشل.ذ ا تفش ٢ا طا٥ آ ش ٤اپ ت اثو و اؿ شو تؼ ت تشو ذ ؿات٣ فشؼ ت Satellite ٢ا طا٥ آ د ت و ت تذؿ ام ؾ٤اػ ت.ذ ؿات٣ ٤ا ش لا ؼ ٢دسا و ٣٤اػ ت ام ج تساشح ٢ا لاات دس صا٥ ذؿات ت ساو.ذ س٣ غلا ٣تخػ ٤ا دا ٢ا د لاات ؼفح ذؿ ٣ؼلا و ا ت٣ ٥ح ساو ٢ساى غس اج ا داد ت ٣ت خ دس دافتػا ساشل ذ ش٥ ٣

26 26 س پزآلیاصهای پایه یکل

27 27 س پزآلیاصهای پایه یکل آلیاصهای کارپذیز

28 28 س پزآلیاصهای پایه یکل آلیاصهای ریختگی

29 آلیاصهای هشه ر تیغه های ت ربیي C.C=Conventional casting D.S=Directional solidified S.C= Single crystals 29

30 30 ع اطز آلیاصی در س پزآلیاصهای پایه یکل

31 31 ع اطز آلیاصی در س پزآلیاصهای پایه یکل

32 ریشساختار س پزآلیاصهای پایه یکل فاص γ: فاص پ ٥ ػت تى ٥ د ذ ص ١ ٥ ػ پشآ ٥ اط ٣ تاؿذ. ا ٤ فاص داسا ٢ ػاختاس FCC ت د غ ٥ ش غ اع ٥ ؼ ٣ حا ٢ ػ اكش ٢ ا ذ W Cr Co Fe Mo ت ك ست ح جا ذ تا ٥ ى اػت. اص آ جاو ٥ ى خا ق داسا ٢ ضش ٤ ة ف ر پا ٥٤ ذ االػت ٥ ؼ ٥ ت ١ تاال ٣ تاؿذ زا ت ت ا ٣٤ دس ؿشا ٤ ظ د ا ت ؾ تاال واستشد ٢ ذا ٣ تا افضد ػ اكش آ ٥ اط ٢ روش ؿذ ت آ آ ٥ اط ٢ ػاخت ٣ ؿ د و ٣ ت ا ذ تا د ا ٢ حذد %85 د ا ٢ رب خ د ت خ ت ٣ دس تشاتش خضؽ ما ت ا داد دس د ا ا ٢ پا ٥٤ تش دس حذد 10 5 ػاػت دس تشاتش خضؽ دا داؿت تاؿذ. فاص γ: ٤ ى ٣ اص فاص ا ٢ ؤثش دس تاال تشد اػتحىا ػ پشآ ٥ اط ا ٢ پا ٤ ٥ ى فاص' γ اػت و تل ست سػ تات ػخت اص ع تشو ٥ ة ت ٥ ف ض ٢ تا فش Ni3(Al,Ti) ػاختاس FCC دس فاص ص ٥ پشاو ذ ؿذ اػت. 'γ تا فاص ص ٥ ػ ٥ ا ت د زا لات ٥ ت تغ ٥٥ ش فش ٤ ىؼا ٣ تا آ دا ت ٥ د ٥ ا تظاس ٣ و سػ تات 'γ تش خالف فاص ا ٢ TCP واست ٥ ذ ا ٢ ت پ ٥ ػت ح ؿشع تشن دس ف ض ص ٥ تاؿ ذ. فاص ای مشصداو ای: ػ پشآ ٥ اط ا ٢ پا ٤ ٥ ى ت ع س خاف داسا ٢ ٤ ه ال ٤ شصدا ا ٢ ٣ تاؿ ذ و دس اثش تجض ١٤ واست ٥ ذ ا ٢ اك ٣ دس ح ٥ ػ ٥ ات حشاست ٣ ٤ ا دس ح ٥ واسوشد ت ج د ٣ آ ٤ ذ. ا ٤ فاص شصدا ا ٢ تاػث افضا ٤ ؾ ع ػ ش خضؿ ٣ آ ٥ اط ٣ ؿ د. شچ ؿشع تشن دس اعشاف واست ٥ ذ ا ى اػت ٣ ا ٤ تا دس اثش پذ ٤ ذ غضؽ تماعغ ؼتشؽ سؿذ تشن ت تأخ ٥ ش ٣ افتذ. الی دسؿت ايلی ي واستیذ ا دس مشصداوة ػ پشآلیاط Rene 80 32

33 ریشساختار س پزآلیاصهای پایه یکل تش ٤ اص ٤ ى ٣ واستیذ ا: فاص ا ٢ ػ پشآ ٥ اط ا تشو ٥ ثات تا واست ٥ ذ ا ٣٤ خت ف M M 6 C M 7 C 3 MC ع اص M 23 C 6 ػ اكش اص ٤ ى ٣ ٣ ت ا ذ و ٣ تاؿ ذ ع واست ٥ ذ تاؿذ. آ ا اص تشو ٥ ث ٣ ٤ ا MC دس ؼ ال Cr Mo Ni W Ti Ta MC M 23 C 6 س ٤ ض ٢ رب ح ٥ واست ٥ ذ ا ٢ تجض ١٤ اص ؼ ال ا ٤ ٣ ؿ ذ. ا ٤ جاد M 6 C ٣ واست ٥ ذ ا ىا ٥ ى ٣ خ اف دس مؾ ٣ ت ا ذ و ذ. ا ٤ فا ػ پشآ ٥ اط تاال پا ٤ ذاس ٢ ت ت ج تا ؿ د ا ٤ جاد شصدا ا دس پ ٥ ػت غ ٥ ش تل ست ٣ ت ا ذ تش خ ا ذ ا شصدا و تش دس آ ا مؾ ت د. 33

34 ریشساختار س پزآلیاصهای پایه یکل ت سیذ ا: اضاف د ت س ت ػ پشآ ٥ اط تاػث ما ت ؼ ٥ خت ٣ خضؿ ٣ آ تى ٥ رسات ت س ٤ ذ ٣ ؿ د. ت س ٤ ذ ا رسات ػخت د ٤ ش ذاص ٢ ؼت ذ و ؼ ال دس شصدا ا ا ذ ٣ $ؿ ذ. فاص ای تا ىذػ متشاوم: فاص ا ٢ ػ ٥ ا )σ( ٥ )μ( ال (Laves) اتا )η( ؼ ال دس اثش ػذ و تش تشو ٥ ة ؿ ٥ ٥ ا ٣٤ دس ح ٥ رب س ٤ ض ٢ ٤ ا ػ ٥ ات حشاست ٣ ٥ ض دس ع ٣ ت ش تشداس ٢ اص ػ پشآ ٥ اط ا ٤ جاد ٣ ؿ ذ. تشو ٥ ة فاص σ تل ست (Ni,Co) y (Fe,Mo) x اػت دس آ ٥ اط تحت ت ؾ ا ٤ جاد ٣ ؿ د ػخت ت د آ فاص تاػث ٣ ؿ د و ما ت ػ پشآ ٥ اط سا وا ؾ د ذ. اص مؾ فاص μ دس اػتحىا ػ پشآ ٥ اط ا اعالػات و ٣ ج د دا. تشو ٥ ة فاص اتا )η( تل ست ٣ Ni3Ti تاؿذ. فاص الي ي واستیذ ایداد ؿذ دس تیه ػغ ح دوذسیتي ت مشا تخلخل ای سیض دس ػ پشآلیاط سیختگي تل یش فاص μ دس ػ پشآلیاط پای ویىل تل یش STEM فاص ػیگما دس ػ پشآلیاط IN- 939 تؼذ اص آصم ن خضؽ 34

35 35 س پزآلیاصهای تک کزیستال

36 36 هقا هت خششی س پزآلیاصها

37 37 عولیات حزارتی س پزآلیاصها

38 فصل ششم: آلیاژهای حافطه دار 38

39 هقذههای بز آلیاصهای حافظه دار آلیاط ای حافظ داس ت دػت ای اص آلیاط ا گفت ميؿ د و لادسوذ تغییش ؿىل ي وشوؾ ای دائمیي وی تیش آن یا اػمال ميؿ د سا تاصیاتي وم د ي دس و ایت ت ؿىل ايلی ی خ د تاصگشدوذ آلیاط ای حافظ داس داسای دي فاص ثاتت ؼتىذ. فاص دس دمای تاال و آػتىیت )Austenite( وامییذ میيؿی د ي ػاختمان آن مىؼثي ت د ي ت ػلت داسا ت دن تماسن تیاال محىیم تیش اػیت. فیاص تیا دمیای پیاییه وی ماستىضییت )Martensite( وامیذ ميؿ د. ؿىل آن تتشاگ وال مشوضداس ت د ي وؼثت ت آػیتىیت تمیاسن ومتیشی دا. فیاص ماستىضیت اص و ع فاص تشم االػتیه ت د ي داسای دي خل كیت لغضوذ ت دن ي اوشطی وم فلل متشن اػت. سفتاسآلیاط ای حافظ داس تشاػاع یه دگشگ وي فاصی ي تغییشػاختاستل سی سخ ميد ذ وی دسآن آلییاط اص ییه ػاختاسمؼتحىم ي پایذاس دس دمای تاالتش )آػتىیت( ت یی ه ػی اخت استغییش فیشذ پی زیش پ ایی ذاس دس د می ای پیاییهتیش )ماستىضیت( تثذیل ميگشدد. ػاختاس ماستىضیتي دس دمای پاییه تا افضایؾ دما ت ػاختاس آػتىیتي تثذیل مي ؿی د ي دس ىگاذ ػشد وشدن فشآیىذ ػىغ سخ خ ا ذ داد. 39

40 هقذههای بز آلیاصهای حافظه دار آلیاط ای حافظ داس دي مخل تي متا اص خ د وان ميد ىذ : -1 سفتاس حافظ ای Effect( (Shape Memory 2- سفتاس ؿث االػتیه )ػ پش االػتیؼیت ( (Pseudoelastic Behavior) تاال ممايمت يیظ ؿىلپزیشی تاال ي يیظگي ای دیگش ایه آلیاط ا ػثاست اػت اص: ممايمت ت خ گي ع الوي خ اف مىاویىي وؼثتا خ ب خؼتگي الىتشیىي وؼثتا تاال لاتلیت اوغثاق تا تذن. م متشیه واستشد ایه آلیاط ا دس كىایغ ا فضا ي كىایغ پضؿىي اػت. 40

41 تاریخچه آلیاصهای حافظه دار Read ي Change دس ػال 1932 ما ذات ثثت ؿذ دستاس پذیذ حافظی داسی ؿیىلي ت ػیظ اوداذ ؿذ. آو ا ياسين پزیشی حافظ ؿىلي سا دس AuCd اص عشیك مغالؼات فلض ؿىاػیي ي تغیییشات ممايمت آلیاط تشسػي وشدوذ. دس ػال 1956 ما ذات ي وتایح تحمیمات مشت ط ت تض دوتشای Horbojen دس م ض ع اثش حافظ داس دس آلیاطCu-Zn مىتش ؿذ. دس ػال Buhler 1962 ي مىاساوؾ دس آصماییگا وییشيی دسییایي ایاالت متحذ امشیىا ت تشسػي پذیذ حافظ داسی ؿىلي دس آلیاط Ti-Ni و داسای اتیم یای تشاتیش ميتاؿىذ پشداختىذ. دس ایه ىگاذ تحمیك دستاس متال سطی ي واستشد ای ػملي ايلیی آن تی عی س خذی آغاص ؿذ. 41

42 علت تغییز شکل فلش یا باسگشت به شکل ا لیه آى ػاملي و ػثة تغییش ؿىل فلض ي یا تاصگت ت ؿىل ايلی آن ميؿی د اخیت س ػیاختاس م لى لي دس ش فاص اػت. صماوي و تاس اػمال ميؿ د فلض تغییش ؿىل ميد ذ. ػپغ ت محض تشداؿت ؿذن تاس ي اػمال ومي گشما م لى ل ا ت ؿىل ػیاختاسی ػیخت دس میيآیىیذ تی گ و ای و ت یه ػاختاس تا ؿثى ای متفايت مثذل ميؿ وذ. دس پذیذ حافظ داسی وم و دس حالت وام ماستىضیتي ت ممذاس مؼیىي تغییش فشذ داد میي ؿ د ػپغ تا گشذ وشدن وم و ي تشگت آن ت حالت آػتیىي ؿىل وم و وییض تی حالیت ايل خ د تشمي گشدد. 42

43 هکا یشم اثز حافظهداری تغییش آسایؾ اتم ا تذين یچگ و تغییشی دس تشویة ؿیمیایي فاص صمیى سا وان میي د یذ. اییه تغیییش آسایؾ مىدش ت ایداد ػاختاس وشیؼتالي فاص خذیذ ي پایذاس مي ؿ د. پیشفت تغییش حالت تذين ویاص ت حشوت ي خاتدایي اتم ا ت ك ست مدضا سا ميت ان مؼتمل اص صمان داوؼت ي ت میه دلیل ميت ان ياتؼیتگي دمیا سا ت ػى ان تى ا ػامل پیشفت ایه تغییش وان داد. دس اثش خم وشدن میل حافظ داس دس دمای پاییه ي خایي و فاص ماستىضیت حاوم اػت تغییش فشذ پ ػیتیه دس میل سخ داد ي ع ل آن صیاد ميؿ د. حال اگش میل خم ؿذ گشذ ؿ د ي فاص آػتىیت حاوم گشدد میل تی ت یى تشیه حالت ت ؿىل ايلی خ د تش ميگشدد. يلتي م و میل ػشد ؿ د ي ت فاص ماستىضیت تشگیشدد وییض وشوؾ ای پ ػتیه وام حزس ؿذ اوذ ي ت حالت ايلی دسخ ا ذ آمذ. 43

44 استحاله فاسی در آلیاصهای حافظهدار Austenite High temperature phase Cubic Crystal Structure Twinned Martensite Martensite Low temperature phase Monoclinic Crystal Structure Detwinned Martensite Martensite (twinned) TEMPERATURE M f M s A s A f Austenite Martensite (twinned) TEMPERATURE M f M s A s A f Austenite Characteristic temperatures: M f =Martensitic Finish M s =Martensitic Start A s =Austenitic Start A f =Austenitic Finish 44

45 استحاله فاسی در آلیاصهای حافظهدار اه اع اصتحالي ای مارتوزيتی: 1 -اصتحالي مارتوزيتی ترم االصتيک: - در اصتحالي مارتوزيتي ترم االصتيک فاز اصتويت با صرد ظدن بي مارتوزيت تبدين مي ظ د و چواهچي صرد ظدن مت قف ظ د اصتحالي مت قف ظدى و با ادامي صرد ظدن اصتحالي ادامي پيدا مي کود. - با گرم ظدن مارتوزيت فػن مطترک دو فاز اصتويت و مارتوزيت حرکت کردى و اصتحالي بازگطت مي کود. - صرغت اهجام اصتحالي بي صرغت صرد کردن ربطی هدارد. - درالياژ اي حافظي دار اصتحالي از ه ع ترم االصتيک مي باظد. 2 -اصتحالي مارتوزيتی غير ترم االصتيک : - در اصتحالي مارتوزيتی غير ترم االصتيک صرد ظدن اصتحالي را فقط تا يک جائی پيض مي برد و با صرد ظدن بيطتر بر مقدار مارتوزيت افزودى همي ظ د.در اين فرايود فػن مطترک با گرم ظدن بازگطت همي کود بلکي فاز اوليي درون فاز جديد ج اهي ميزهد. 45

46 اثز حافظهداری Thermal Shape Recovery SHAPE MEMORY/ THERMAL MEMORY بازيافت حرارتي ظلن ودصي حافظي داري Austenite Deformation Deformed Martensite Twinned Martensite 46

47 ا اع اثز حافظهداری الف( اثش حافظ داس یه عشف ب( اثش حافظ داس ديعشف دس ك ستیى اثش حافظ داسی فمظ تؼذ اص تغییش ؿىل دس حالت ماستىضیتي ي ػپغ دس ػیىل گشذ وشدن ما ذ ؿی د تی آن اثش حافظ یه عشف گفت مي ؿ د. تشگت پزیشی ت حالت ايلی خی د دس اثش ػشد ي گشذ وشدن آلیاط ای حافظ داس دي عشفی دس تیاص مؼیىیي اص دمیا امىان پزیش اػت. اگش فىش گشذ ؿ د تاص ؿذ ي دس ػیىل ػشد ؿذن مدذدا تی ؿىل خمغ ؿذ دس مي آیذ. تایذ ت خ داؿت و آلیاط ای حافظی داس تشای ایىى اثش حافظ داس دي عشف اص خ د ویان د ىیذ وییاص تی اودیاذ ػملیات تشم مىاویىي خاكي تیش سيی آو ا مي تاؿذ. 47

48 اثز حافظهداری s Detwinning Cooling e Heating/Recovery T 48

49 اثز س پزاالستیسیته Elastic Shape Recovery SUPERELASTICITY / MECHANICAL MEMORY بازيافت االصتيك ظلن ودصي ص پر االصتيشيتي Constant Temperature Austenite Stress-Induced Martensite Deformed Martensite 49

50 ههن تزیي ه اد ه شو ذحافظه دار Ni- ي ػیؼتم ای تش پای )Cu-Al Cu-Zn Cu-Sn ػیؼتم ای تش پای مغ )مث Ti )مث وایتیى ل(. خ اف حافظ داسی ػیؼتم ای ػ تایي تؼیاسی تش پای ایه ػیؼتم ای ديتایي تشسػي ؿذ اػت. اص مضایای آلیاط ای حافظ داس پای ی مغ ميت ان ت دمای واسی تاال لیمت پاییهتش ي ساحتتش ت دن فشآیىذ ت لیذ دس ممایؼ تا آلیاط ای حافظ داس وایتیى ل اؿاس وشد. م متشیه واستشد آلیاط ای حافظ داس پای ی مغ دس حؼگش ا ي محشن اػت تشخي وم و ای آلیاط حافظ داس ؿامل ػىاكشی اػت و دس خذيل مؼشفي ؿذ اوذ 50

51 ساخت آلیاصهای حافظه دار سيؽ ای اكلي ػاخت آلیاط ای حافظ داس دس دي گشي ػمذ لاتل تشسػي اػت: 51

52 راد هظفاح یاهصایلآ فلتخه یاه تیلباق تیلتال يتایصات داصآ دافتػا( )توشح صا : ٣٤ا دشتساو و ا آ طا٥ آ ساد ظفاح ٥ح دشػ ذؿ ش اداصآ ىؿ ٢ ٥ ا د خ اس ٣تا٤صات ذ و٣ ذت و آ ه٤ ؾ ت ٣ ش٥ت صا ٤ا ساو تؼ ا ػ ت دسآ ٤اشتا ت ذ٥ ت ه٤ ؾ شو ٣تا٤صات.ذ و٣ ٢اشت اث ٢ا ت آ ٢ا ٥فػ ٣٤اضف و غپ صا ٥فػ تفش ساشل اضف ذت ا ػا ؾ ت ٣ ش٥ت ظمف ات دافتػا صا دشو ش صات.ذ ؿ٣ تیلتال يتایصات ذیمم دافتػا( صا )يشیو : ت ٣٤ا دشتساو قلاعا د ؿ٣ و ا آ ٢ش٥ ٣جساخ ٢ ج ٣تا٤صات ؾ شو طا٥ آ اس.دش٥ ٣ چش ا ٤ا ا دشتساو چ٥ ٣ شو ٣تا٤صات د ؿ٣ ٣ ساذم ٢دا٤ص ؾ ت داج٤ا.د ؿ٣ صا ٤ا ت٥كاخ ٣٤ا دشتساو ذ ا ا تفچ ا تؼت ٢ا ٥ پ و دافتػا.د ؿ٣ ٤ا دشتساو ٤شتغ٥ػ دشتساو ٢اشت ٤ا طا٥ آ اؿ اس.د ؿ٣ تیلتال يتایصات تحت ساف دافتػا( صا )ساو : ت ٣٤ا دشتساو قلاعا د ؿ٣ و ا آ ؾ ت ؾ شو ٥ح دشو ش ٣تا٤صات ذؿ ساو ٣ى٥ اى ذؿداج٤ا دس دافتػا ساشل.دش٥ ٣ ٤ا ت٥كاخ ا نشح دس دافتػا ساشل.دش٥ ٣ ٤ا ا نشح ت د ع ٢ا نشح ٣٤ا ش ٣ى٤شتى ا ٥ؼمت.ذ ؿ٣ ٣لاذل صا دشتساو ه٤ ٥ػ صا غ ج طا٥ آ ساد ظفاح اس ا ت ٣ ذ ا د و ات ش٥٥غت ٢ا د ٣ؿا صا ت ام ٥ػ شتاشت ا٤شج تؼت ت ٣غ٤اشؿ و ٢اشت ٥ػ ساد ظفاح ف٤شؼت تػا ذؿ ٥ػ ٢ دذح ٣ ٥ؼ طاؼث ا ماثم ا.ذتا٤ ٣ 52

53 قابلیت های هختلف آلیاصهای حافظه دار لاتلیت اتشوؼاوي )رخیش ی اوشطی مىاویىي( : ا ٤ واستشد تشاػاع ج د دسكذ تؼ ٥ اس تاال ٢ خاك ٥ ت وؼا ٣ ٤ ا تاص ت ف ش ٢ و دس اوثش آ ٥ اط ا ٢ ٤ افت Ti-Ni ٣ ؿ د ت ٥ ا اد ؿذ اػت تاػث رخ ٥ ش ؿذ ا شط ٢ ىا ٥ ى ٣ ٣ ؿ د دس واستشد ا ٣٤ ظ ٥ ش ف ش ا اػتفاد لشاس ٥ ٣ شد. ا شچ حذد ٢ د ا ٣٤ تشص ا ٤ خاك ٥ ت و چه اػت ٣ دس ٥ حذد آ ٥ اط ٣ ت ا ذ سفتاس االػت ٥ ى ٣ ؼاد 15 تشاتش ف الد ا ٢ ف ش ٢ سا اص خ د ا د ذ. لاتلیت میشاوىىذگي استؼاؿات : اص ا ٤ خاك ٥ ت تشا ٢ اس استؼاؿات دس ػاص ا ٣٤ و تحت استؼاؿات ؿذ ٤ ذ لشاس داس ذ اػتفاد ٣ شدد. تشا ٢ ثا ٣ ت ا ت كفحات آصاد ٥ شاو ذ ٢ استؼاؽ دس ػف ٥ ا ٢ فضا ٣٤ اؿاس وشد. چ ٥ ٣ ت ا اص ا ٤ آ ٥ اط ا دس پ ٣ ػاخت ا تشا ٢ ٥ شاوشد استؼاؿات اؿ ٣ اص ص ض اػتفاد وشد. 53

54 ایتی ل )NiTinol( Nickel Titanium Naval Ordnance Laboratory Nickel-Titanium atomic % اصتويت: فاز دماي باال- فاز اوليي- ملػبي Pm3m),B2) مارتوزيت: فاز دماي پائين فاز جاه يي تتراگ هال Twin Plane 54

55 ایتی ل )NiTinol( Melting Temperature, deg.c (deg.f) (2370) Thermal Conductivity, W/cm * deg.c (BTU/ft * hr * deg.f) Austenite...18 (10) Martensite (4.9) Young's Modulus, GPa, (1,000 ksi) Austenite...approx. 83 (12) Martensite...approx. 28 to 41 (4 to 6) Yield Strength, MPa (ksi) Austenite to 690 (28 to 100) Martensite...70 to 140 (10 to 20) Ultimate Tensile Strength, MPa (ksi) (130) 55

56 پضؿىي کاربزدهای آلیاصهای حافظه دار ٤ ه واستشد آ ٥ اط ا ٤ ت ٥ تشا ٢ تاص وشد د ٤ اس سي تؼت ؿذ ا ذ ٣ ؿ د. ت س ٢ دس حا ٥ ى حج و ٣ سا اؿغا د ا سي ٣ ؿ د تا سػ ٥ ذ ت د ا ٢ خ ثؼظ ؿذ ؿى ا ٥ اؽ سا تاص ٤٣ اتذ. ٥ ش ٢ حاك اص ا ثؼاط جة تاص ؿذ جذاس سي ٣ ؿ د. تشاؿ ا ٢ س ٢ ػض ل ػ ٣ دس د ا ٢ پائ ٥ ت حا ت خ ات ٥ ذ لشاس داس ذ ٣ ت ا ذ ا اػتخ ا ؿ ذ. تا سػ ٥ ذ د ا ٢ لغؼ ت د ا ٢ تذ تشاؿ ا خ ٥ ضؽ وشد ػض ل ػ ٣ سا حى ت تذ ٣ چؼثا ٥ ذ. آ ٥ اط ا ٢ حافظ داس چ ٥ ت جا ٢ فل سا واستشد داس ذ و اؿ ٣ اص لات ٥ ت استجاػ ٣ تؼ ٥ اس تاال ٢ )ػ پشاالػت ٥ ؼ ٥ ت ( آ اػت. اػتفاد اص آ ٥ اط حافظ داس دس است د ؼ ٣ د ذا ؿى د ٤ ش ٢ اص لات ٥ ت ا ٢ آ اػت. ػ ٥ ا ٢ است د ؼ ٣ اص ج غ Ni-Ti لت ٣ دس د ا ٢ ثاتت ٣ ؼت ذ ؿى خ د سا حفؼ ٣ و ذ ت د ٥ لات ٥ ت ػ پشاالػت ٥ ؼ ٥ ت ٢ ا ٤ ف ض ػ ٥ ا ؿى ا ٢ ٥ خ د سا تؼذ اص تىشاس فاس حزف آ دتاس ت دػت ٣ آس ذ. تؼت ا ٢ تا خاك ٥ ت حافظ داس ٢ دس تش ٥ ؿىؼت ٣ ٤ ا تشن اػتخ ا فضا ٥ ش ٤ ا spacer ت ٥ ش ا ٢ ػت فمشات 56

57 افضا ٤ ى ٣ اص ا ٥ واستشد ا ٢ آ ٥ اط ا ٢ حافظ داس دس م ٥ اع ا ث اػتفاد دس اتلاالت ا ٢ ٥ ذس ٥ ه اپ ٥ ا ٢ اف- 14 ت د. ػغح تا ػ ٥ غ اپ ٥ ا جة ػ ت تشخاػت فشد ٣ ؿ د ا اا دس ػش ػ ت ا ٢ اف ق ك ت تا ػ ا ا ػاا ٣ اضاح ما ا ت ص ٤ ااد ٢ ا ٤ جااد ٣ و ذ و ضش ٤ ة DRAG اپ ٥ ا سا افضا ٤ ؾ ٣ د ذ. ا اشص تاا ا اد ؿ ذ ت ك ؼت اپ ٥ ا ػاخت تا اا ٢ لاتا ج اغ ؿاذ تا ت اا ؿشا ٤ ظ ظش پاػخ داد ٣ ؿ د ثاع ػثه ساحت تشا ٢ فضا ا خ دسيػاصی کاربزدهای آلیاصهای حافظه دار ا شص آ ٥ اط ا ٢ حافظ داس ج ت و تش ت س ا تماا لاذست ت لاف ات ث ٥ اػتفاد ٣ ؿ د. چ ٥ اص آ ا ت ػ ا ا جاا ٤ ض ٣ ٤ تا جاا ٢ اجضا ٢ ت ساػتفاد ٣ ؿ د و دس شچا ػاثىتشوشد ػ ٥ ؼات تحش ٤ اه حزف ٥ شتىغ والچ ثش اػت ا ٢ ستاتیه ٣ ٥ ش ٣ پش ذ اصواستشد آ ٥ اط ا ٢ حافظ داس دس ػ ستات 60 ستات ٥ ه