وبلاگ

چدن نشكن آستمپر گروهی از چدن های نشكن هستند كـه جهـت بـه دسـت آوردن ریـز سـاختار اساسـاً
بینایتی تحت عملیـات حرارتـی ایزوترمـال (آسـتمپرینگ) قـرار مـی گیرنـد. چـدن هـای ADI بیشـترین خـواص
استحكامی را در كل خانواده چدن ها دارا هستند. این خواص اساساً به تركیب شیمیایی و شـرایط عملیـات بسـتگی
دارد خواص چدن ها در حدی است كه قطعات ساخته شده از این نوع چدن، تحت شرایطی بـه راحتـی مـی تواننـد
جایگزین قطعات ساخته شده از فولادهای ریختگی، فولادهـای آهنگـری شـده، فولادهـای كـم آلیـاژ پـر اسـتحكام
(HSLA) و فولادهای سخت شونده سطحی (Case Hardening) شوند در قطعات با ضخامت بالا تجمع عناصـر
آلیاژی در یک مكان باعث افزایش اثرات تخریب كننده عناصر آلیاژی بر روی خواص مكانیكی میشود.

ساختار زمینه تیغههای فریت غنی از كربن ( آسفریت )، فریت به همراه كارباید ، آستنیت غنی از كـربن، آسـتینیت
تحول نیافته UAV و در مواردی مارتنزیت در مناطق مـرز بـین سـلولی اسـت چـدن ADI بـه راحتـی مـیتوانـد
جایگزین فولاد ریختهگری شود و همچنین در بسیاری از كاربردها می تواند جایگزین فولاد كم آلیاژ آهنگری شود.
استحاله آستمپرینگ در چدن داكتیل دو مرحلهای است. در مرحلـه اول اسـتحاله ،آسـتنیت بـه فریـت سـوزنی یـا
مجموعه ای از فریت و كاربید وآستنیت پركربن تبدیل میشـود. در مرحلـه دوم اسـتحاله چنانچـه قطعـه ریختگـی
طولانی تر از زمان مورد نیاز در دمای آستمپر نگه داشته شود زمینه آستنیتی به فریـت و كاربیـد تجربـه مـیشـود
استحكام بالا توام با تافنس بالا ناشی ازساختار میكروسكوپی شامل آستینت پركربن و فریـت سـوزنی مـیباشـد كـه
كمیته ASTM آن را آسفریت نام نهاده است از آنجایی كه در قطعات ضـخیم سـاخته شـده از چـدن هـای ADI
ناگزیر باید از عناصر آلیاژی استفاده شود ( به جهت بالا بردن قابلیت آستمپر پذیری ) سعی شده اسـت كـه عوامـل
موثر بر مورفولوژی گرافیت و همچنین عیوب ایجاد شده در این قطعات بر اثـر اسـتفاده از عناصـر آلیـاژی بـه طـور
خلاصه شرح داده شود.

کاربرد مواد و توسعه آنها از پایه های تمدن به شمار می روند. به طوری که دوره های تاریخی را با نام
مواد نامگذاری کرده اند: عصرسنگ، عصربرنز، عصرآهن، عصر فولاد، عصر سیلیکون و عصر کربن. ما
اکنون در عصر کربن به سر می بریم. سبز فایل با شناخت یک ماده جدید به وجود نمی آید، بلکه با
بهینه کردن و ترکیب چند ماده می توان پا در عصر نوین گذاشت. دنیای نانومواد، فرصتی استثنایی برای
انقلاب در مواد کامپوزیتی است.
کامپوزیت ترکیبی است از چند ماده متمایز، به طوری که اجزای آن به آسانی قابل تشخیص از یکدیگر
باشند. یکی از کامپوزیتهای آشنا بتن است که از دو جزء سیمان و ماسه ساخته می شود.
برای تغییر دادن وبهینه کردن خواص فیزیکی و شیمیایی مواد، آنها را کامپوز یا ترکیب می کنیم. به
طورمثال، پلی اتیلن که درساخت چمنهای مصنوعی ازآن استفاده می شود، رنگ پذیر نیست و بنابراین
رنگ این چمنها اغلب مات به نظر می رسد. برای رفع این عیب به این پلیمر وینیل استات می افزایند تا
خواص پلاستیکی، انعطافی و رنگ پذیری آن اصلاح شوند. در واقع، هدف از ایجاد کامپوزیت، به

دست آوردن ماده ای ترکیبی با خواص دلخواه است.
نانوکامپوزیت، همان کامپوزیت در مقیاس نانومتراست. نانو کامپوزیتها در دو فاز تشکیل می شوند. در
فازاول ساختاری بلوری در ابعاد نانوساخته می شود که زمینه یا ماتریس کامپوزیت به شمارمی رود. این
زمینه ممکن است از جنس پلیمر، فلزیا سرامیک باشد. در فاز دوم ذراتی در مقیاس نانو به عنوان تقویت
کننده برای استحکام، مقاومت، هدایت الکتریکی و… به فاز اول یا ماتریس افزوده می شود. مهمترین
تاثیرنانوکامپوزیتها درآینده کاهش وزن محصولات خواهد بود. ابتدا کامپوزیتهای سبک وزن و بعد
تجهیزات الکترونیکی کوچکتر و سبکتر در ماهواره های فضایی.

سازمان فضایی آمریکا (ناسا) درحمایت از فناوری نانوبسیارفعال است. بزرگترین تاثیر فناوری
نانودرفضاپیماها، هواپیماهای تجاری وحتی فناوری موشک، کاهش وزن مواد ساختمانی سازه های
بزرگ درونی و بیرونی، جداره سیستمهای درونی، اجزای موتور راکتها یا صفحات خورشیدی خواهد
بود.
در مصارف نظامی نیز کامپوزیتها موجب ارتقا درنحوه حفاظت ازقطعات الکترونیکی حساس در برابر
تشعشع و خصوصیات دیگر همچون ناپیدایی در رادار می شوند.
کامپوزیتهای نانو ذره سیلیکاتی به بازار خودروها وارد شده اند. در سال 2001 هم جنرال موتورز و هم
تویوتا شروع به تولید محصول با این مواد را اعلام کردند. فایده آنها افزایش استحکام و کاهش وزن
است که مورد آخر صرفه جویی در سوخت را به همراه دارد.
علاوه براین، نانوکامپوزیتها به محصولاتی همچون بسته بندی غذاها راه یافته اند تا سدی بزرگتر
دربرابرنفوذ گازها باشند (مثلا با حفظ نیتروژن درون بسته یا مقابله با اکسیژن بیرونی).
همچنین خواص تعویق آتش گیری کامپوزیتهای سیلیکات نانوذره ای، می تواند در رختخواب، پرده ها
و غیره کاربردهای بسیاری پیدا کند.

. در علم مهندسی مواد ابعاد وسیعتری یافته استامروزه با توسعه صنعت در زمینه های گوناگون، تحقیقات
تولید پوشش های مختلف به منظور بدست آوردن خواص گوناگون نظیر پایداری شیمیایی، مقاومت به اخیراً
یکی از چالشهای رایج سیستم های . شدت بیشتری به خود گرفته است… خوردگی، مقاومت سایشی و
ید موادی است که دارای نرخ سایش کم و ضریب اصطکاك پایین در تریبولوژیکی صنعتی مدرن طراحی و تول
کاربردهای صنعتی با شرایط کاری که با زمان در حال تغییر . یک دامنه وسیع از محیط های کاری می باشد
هستند در ابتدا شامل صنایع هوا و فضا بوده اما علاوه بر این شامل صنایع دیگری مانند ابزار سازی، شکل دهی
استفاده از روانکارهای جامد . صنایع نظامی و صنایع نیروی هسته ای نیز هستند ،، صنایع اتومبیل سازیمواد
تنها جایگزین قابل قبول برای کاهش اصطکاك در بسیاری از محیط های کاری سخت است، به ویژه آنهایی که
در برگیرنده دماهای بالای C˚ این شرایط به سرعت کاهش تحت هستند که در آن میزان روانکارهای مایع 350

پر کاربردترین روانکارهای جامد درصنعت گرافیت ، نیترید بور و . می یابند MoS2 این مواد روانکارهای . هستند
مؤثری هستند زیرا ساختار لایه لایه ای دارند که به آسانی برش می خورند و منجر به کاهش ضریب اصطکاك
می شوند. اشکال استفاده از روانکارهای جامد به عنوان لایه های یکپارچه این است که آنها نرم هستند و در
 نتیجه مقاومت سایشی لازم را ندارند [7] علاوه براین ، هیچ روانکار جامد تک فازی وجود ندارد که یک .
به عنوان مثال، گرافیت یک .ضریب اصطکاك پایین را در یک دامنۀ وسیع از شرایط محیطی از خود نشان دهد
در مقابل، . روانکار مناسب درهوای مربوط یا خشک است امادرخلا نتایج رضایت بخشی را ارائه نمیدهد MoS
روانکار مورد انتخاب برای کاربردهایی است که نیازمند محیط های خشک یا خلأ است اما در هوای مرطوب به
ن نقاط ضعف روانکارهای یکپارچه، مواد جدیدی طراحی شده اند برای جبرا. شدت غیر قابل استفاده می شود
که فازهای با سختی و استحکام زیاد را با ترکیبی از فازهای روانکار جامد ترکیب می کند تا نرخ سایش و
 ضریب اصطکاك را در دامنۀ وسیعی از شرایط کاری کاهش دهند [1] هدف در این کار ، ارائه یک بررسی از .
 .جام شده برروی رفتار تریبولوژیکی پوشش ها در دماهای بالا می باشد.

 امروزه زیست مواد در پزشکی کاربردهای فراوانی پیدا کردهاست. گستره این مواد از فلزات
گرفته تا کامپوزیتها و پلیمرها متغییر است. بطور کل علم زیست مواد علم جدیدی بهشمار میرود
و دانشمندان هنوز در حال تحقیق بیشتر در این زمینه برای تولید زیست موادی با کیفیت و
زیست سازگاری بهتر میباشند. امروزه فعالیت در عرصه زیست مواد بهعنوان فعالیت در یک صنعت
چند ده میلیارد دلاری بهشمار میرود که سود بسیاری را برای صاحبان آن به ارمغان آورده است.
یک زیست مواد اساس ساخت ایمپلنتها و پرتزها را تشکیل میدهد چنانکه کارایی آن ایمپلنت یا
پرتز بشدت تحت تاثیر نوع و کیفیت زیست موادی است که در ساختشان بهکار رفته است.
 در این تحقیق یک زیست مواد اینچنین تعریف میشود: «هر ماده ساختگیای که برای
جایگزین یا تعمیر و ترمیم طرزکار و عملکرد یک بافت بدنی که بطور پیوسته یا متناوب در تماس
با مایعات بدن است استفاده میشود». این تعریف قدری محدودکننده است چرا که شامل مواد
مورد استفاده برای وسایلی بهعنوان تجهیزات جراحی یا دندانپزشکی نمیشود. هرچند که این

تجهیزات در معرض مایعات قرار داده میشوند ولی آنها جایگزین یا مکملی برای عملکرد بافت
انسان نیستند که این باید مدنظر قرار گیرد، بههرحال آن موارد برای تجهیزات جراحی (خصوصاً
فولادهای زنگنزن) در بخشهای بعدی موجود در این تحقیق (مواد فلزی) بطور مفید مورد بررسی
قرار میگیرد.
 در تعریف فوق الذکر موادی که برای پرتزهای خارجی مانند دست و پای مصنوعی یا سمعکها
استفاده میشوند مستثنی میباشند چرا که این مواد در معرض مایعات بدن نیستند. در معرض

مایعات بدن قرار گرفتن معمولاً این را میرساند که زیست مواد در داخل بدن جای داده میشوند
که این مکانها محدودیتهای سختی روی موادی که میتوانند آنجا استفاده شوند ایجاد میکند.
 بطور کل یک زیست مواد باید دو خصوصیت را توماً با هم داشته باشد، یعنی هم زیستسازگار
باشد و هم باید خواص مکانیکی و فیزیکی مناسبی داشته باشد. برای استفاده بهینه، یک زیست
مواد باید قابلیت تغییر یا ماشین کاری برای شکلهای مختلف (با داشتن هزینه نسبتاً پایین) و
دسترسی آسان را داشته باشد.

 آلیاژهای قلع– آنتیموان از خانواده آلیاژهای زودذوب به حساب می آیند  که با توجه به خواص استحکامی و

خزشی مناسب و همچنین به سبب رسانایی خوب، در اتصالات صنایع الکتریکی و الکترونیکی، اتصال پوششهای

مقاوم در برابر خوردگی صفحات فولادی و… در لحیم کاری به عنوان آلیاژ لحیم کاربرد دارند. خواص تغییرشکلی

آلیاژهای قلع- آنتیموان قابل توجه بوده و این آلیاژها قابلیت ارائه رفتار سوپرپلاستیک دارند. آلیاژ دوتایی قلع- آنتیموان

یوتکتیک نبوده بلکه پریتکتیک می باشد که در نتیجه نقطه ذوب آن بیشتر از قلع خالص می باشد. رایجترین ترکیب

مورد استفاده در میان این خانواده از آلیاژها ، Sn–5Sb است. آلیاژ اخیر دارای محدوده ذوب 236 تا 243 °C بوده که

یکی از باریکترین محدوده های ذوب در بین این آلیاژهای دوتایی می باشد. افزودن عناصر آلیاژی از قبیل طلا و نقره

به آلیاژ Sn–5Sb باعث بهبود خواص مکانیکی ( استحکام کششی و درصد ازدیاد طول ) و کاهش نقطه ذوب آن می گردد .

در سمینار حاضر آلیاژهای زودذوب معرفی گردیده، روند توسعه، محدودیتها و کاربرد آنها مطرح گردیده و خواص مکانیکی

سیستم آلیاژی Sn-Sb و عوامل موثر بر آن مورد مطالعه قرار می گیرد. همچنین رهیافت های جدید برای بهبود خواص و

توسعه کاربرد این سیستم، به اجمال می شود.

آلیاژهای زودذوب
 اصطلاح آلیاژهای زودذوب به آلیاژهایی اطلاق می شود که دمای ذوب آنها نسبتاً پایین تا( 250 °C)
می باشد. غالب این آلیاژها ترکیبات دو تا پنج تایی فلزات قلع، سرب، آنتیموان، بیسموت، کادمیم و
ایندیم هستند. در بعضی گروه های خاص این نوع آلیاژها مقادیری از فلزات طلا، نقره، روی، تالیم و گالیم
نیز وجود دارد .
 آلیاژهای زودذوب، آلیاژهای پیرسخت شونده هستند. بنابراین خواص مکانیکی به فاصله زمانی از
حالت ریختگی، شرایط ریختهگری و سرعت سرد شدن بستگی دارد. خواص مکانیکی بسیاری از آلیاژهای
زودذوب به تدریج با گذشت زمان تغییر می کند. این آلیاژها در صورتیکه خواص ترکنندگی مناسب با
زیرلایه مورد نظر در لحیم کاری داشته باشند، می توانند به عنوان آلیاژهای لحیم مورد توجه و استفاده
قرار گیرند. مهمترین گروه آلیاژهای زودذوب که به عنوان آلیاژهای لحیم مورد استفاده هستند آلیاژهای
قلع- سرب، حاوی مقادیری عناصر آلیاژی دیگر نظیر آنتیموان هستند .

سرب، قلع، آنتیموان و آلیاژهای آنها
 قلع و سرب از هزاران سال پیش برای بشر شناخته شده و مورد استفاده قرار گرفته اند. از دیرباز این
فلزات و آلیاژهای آنها کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف داشته اند. در این بخش خواص این فلزات
و آلیاژهای آنها اجمالاً مورد بررسی قرار می گیرد.

 سرب فلزی با رنگ خاکستری مایل به آبی با جلای فلزی بوده و بسیار نرم با قابلیت انعطاف بسیار
عالی است که به آسانی شکل می گیرد. نقطه ذوب سرب پایین و چگالی آن بالاست. امروزه درجهان در
حدود پنج میلیون تن سرب سالانه مورد استفاده قرار می گیرد. این عنصر طی سالیان متمادی به صورت
گسترده ای در باتری ها، صنایع الکترونیک و تسلیحات نظامی کاربرد داشته است.
 قلع فلزی است با رنگ سفید نقرهای که در مقابل اکسیداسیون مقاومت خوبی دارد و از سرب
سخت تر است اما به اندازه کافی نرم هست که با چاقو بریده می شود. قابلیت تغییرشکل آن زیاد است و
می تواند در فرایندهای اکستروژن، نورد یا کشش سیم تغییرشکل دهد. وقتی قلع خالص تا دماهای پایین
سرد شود از حالت یک ماده سفید فلزی با ساختمان کریستالی BCT به یک پودر خاکستری رنگ با
ساختمان کریستالی مکعبی تبدیل می شود. این پدیده به طاعون قلع معروف است . دمای این استحاله
13 2/ °C است. در آلیاژهای لحیم این تغییرحالت از سفید به خاکستری بسیار خطرناك می باشد . اضافه
کردن بعضی از عناصر آلیاژی مث( ل %0 25/ آنتیموان ) از طاعون قلع جلوگیری می نماید.