پروژه تحقیقاتی سرمت متریال

چکیده:

سرمت ها مخلوطی از فلز و سرامیک هستند. سرمت از حدود سال 1930 به اشکال مختلف مورد استفاده قرار گرفته است ولی تا سالهای 1970 کار عملی جدی روی آن انجام نشده بود. این پیوند مولکولی می تواند مابین فلزات مختلفی مانند آهن، کبالت، نیکل و کروم و سرامیک های نظیر اکسید، کربور، نیترور، بورور، سیلیکات تشکیل شود. پیوند مولکولی تشکیل شده این فلزات و سرامیک ها بسیار محکم بوده و این مواد دارای خواص ویژه ای می باشند.

بسته به نوع فلز و سرامیک ترکیبی، سرمت های متفاوت با خواص متمایز جهت کاربردهای خاص می تواند تشکیل شود ولی تقریباً کلیه سرمتها در خواص ذیل مشترک می باشند.

-سختی بسیار بالا

-مقاومت در مقابل خوردگی شیمیایی

-رفتار مکانیکی مابین فلز و سرامیک

-مقاومت حرارتی بالا

-مقاومت خوب در برابر خزش

امروزه از فرمول های متنوع تری از سرمت مانند تنگستن کارباید تیتانیوم کاربونیتریدها برای افزایش عمر و کاربری بهتر ابزار برش استفاده می شود. همچنین فلزاتی نظیر آلومینیوم، تیتانیوم، مس و آلومینیوم تیتانیوم بین فلزی که با الیاف یا ویسکرهای کاربید سیلیسیم تقویت شده اند از خود افزایش قابل ملاحظه ای در خواص مکانیکی به ویژه در دماهای بالا نشان می دهند این سرمت های برای سازه های هوا فضای پیشرفته مورد توجه است.

در این پروژه تولید سرمت های کاربید تیتانیوم زمینه فولادی مد نظر است و هدف این پروژه افزایش مقاومت به سختی در حرارت بالا می باشد.

تعریف و طبقه بندی سرمت ها

1-1- مقدمه:

سرمت، نامی اختصاری که در تمام جهان برای ترکیبی همگن که از فلزها یا آلیاژها یا یک یا چند فاز سرامیکی است که متشکل از تقریباً 15 تا 18 درصد از حجم آن است و انحلال پذیری نسبتاً اندکی بین فازهای فلزی و سرامیکی در دمای آماده سازی وجود دارد به کار می رود. تعریفی خوب از کلمه سرامیک را می توان درفهرست سرامیکیپیدا کرد . هر نوع محصول غیر عادی، غیر فلزی که در طول ساخت یا استفاده در معرض دمای بالا قرار می گیرد. بطور نمونه، اما نه منحصراً، سرامیک یک اکسید، براید، کاربید فلزی، یا ترکیب یا مخلوطی از چنین موادی است؛ که در آنها آنیونهایی وجود دارد که نقش مهمی در ساختار و خواص اتمی بازی می کند.با داشتن منبعی خاص در مورد سرمت ها، این تعریف از جزء سرامیکی می تواند تا مرزی گسترش یابد که شامل نیتریدها، کربونیتریدها و سیلیسیدها نیز بشود.

در دیدی وسیع، سرمت ها همانند نوع خاص موادسخت و دیرگداز موجود در طبقه کلی، زمینه فلزی کامپوزیت ها هستند. در مقاله های علمی این موضوع پوشش خوبی داده شده است، به ویژه در طیف حجم شکستگی های خاص قابل مقایسه و اجزاء فلزی. در مقام مقایسه با لایه های کامپوزیت، ترکیب فلز و غیر فلز در سرمت ها در مقیاس بسیار ریز اتفاق می افتد.فاز غیر فلزی معمولاً غیر رشته ای است اما تعدادی دانه های ریز غیر هم محور تشکیل یافته که به خوبی در هم پراکنده شده و به زمینه فلزی چسبیده اند. در صورتی که جزء فلزی یا سرامیکی غالباً به صورت رشته ای می باشند، ماده باید به عنوان یک ماده ی کامپوزیتی در نظر گرفته شود. اتصال بین فاز غیر فلزی و زمینه فلزی اثرات مهمی را در بین سرمت ها ایجاد می کند؛ این مورد به شدت بر ارتباطات فازی، انحلال پذیری و ویژگی های مرطوب شدن که در ارتباط با اجزاء سرامیکی و فلزی هستند، تاًثیر می گذارد. تفاوت در بین اندازه ی جزء سرامیکی به سیستم و کاربرد آن مربوط است. این میتواند ریزی 50 تا 100 میکرومتر باشد، همانگونه که در بعضی از انواع سرمت ها بر پایه ی دی اکسید اورانیوم (uo2) که برای عناصر سوخت راکتور هسته ای استفاده می شوند یا به ریزی 1 تا 2 میکرومتر، که در نوع ریز ذرات کاربیدهای سمانته شده وجود دارد. می باشد. در صورتی که جزء سرامیکی، کوچکتر و در اندازه های کمتر می باشد، ماده می تواند به عنوان طبقه ای از آلیاژ مقاوم شده تلقی شود و بنابراین از تعریف مورد قبول برای سرمت ها خارج می شود...

انواع سرمت ها و کاربردهای آن

سرمت های اکسیدی

3-1-1 - مقدمه

این طبقه از موادی حاوی سرامیک اکسیدی و اجزاء فلزی در یک مقیاس میکروسکوپی می باشد. از این رو به خوبی در معنای کلمه ی سرمت جای می گیرد. بیشتر از اکثر مخلوط های مکانیکی با ترکیب اجزای درون شبکه ای و فازهای فلزی، سرمت های اکسیدی، بطور منفی با مقاومت ضعیف در مقابل شوک حرارتی و تافنس شکست نا کافی که مفید بودن این ماده را در بسیاری از جاهای دارای دماهای بالا و تنش های دینامیکی محدود می کند، تأثیر می پذیرند. با این وجود، بعضی از این مواد دارای مقاومت خوبی در مقابل اکسید شدن یا خوردگی در دماهای بالا می باشند، و بقیه نیز خواص فیزیکی بی نظیری همانند شکافت هسته ای از خود نشان می دهند. بطور کلی سرمت های اکسیدی می توانند برای تحمل تنش های ناشی از دمای بالا حتی بیشتر از آنچه توسط سرامیک های اکسیدی غیر فلزی تحمل می شود، تولید شوند. در حدود نیم دو جین از سرمت های فلز- سرامیک اکسیدی تولید شده است که بعضی از آنها در صنعت استفاده شده اند. بطور کلی، این سرمت ها، با آلیاژهایی که با پراکندگی اکسید مقاوم شده اند و یک جزء سرامیکی دارند که از نظر اهمیت، زبرتر است، فرق دارند. همچنین در بیشتر این سرمت ها بخش اکسیدی بطور قابل توجهی بیشتر از مواد مقاوم شده توسط پراکندگی اکسید می باشند...