کاربرد سوپر آلیاژها

کاربرد سوپر آلیاژ ها در دماهای بالا بسیار گسترده و شامل قطعات و اجزای هواپیما، تجهیزات شیمیایی و پتروشیمی است. دما گاز در بخش داغ موتور هواپیما ممکن است به بالاتر از 1093 درجه سانتی گراد برسد. با استفاده از سیستم های خنک کننده دمای اجزای فلزی کاهش پیدا می کند و سوپر آلیاژ که توانایی کار کردن در این دمای بالا را دارد، جز اصلی بخش داغ به شمار می رود. اهمیت سوپر آلیاژ ها در تجارت روز را می توان با یک مثال نشان داد. در سال 1950 فقط 10 درصد از کل وزن توربین های گاز هواپیما از سوپر آلیاژ ها ساخته می شد. اما در سال 1985 میلادی این مقدار به 50 درصد رسید.

جدول زیر کاربرد های سوپر آلیاژ ها را نشان می دهد. باید خاطر نشان ساخت که همه کاربردها به استحکام در دمای بالا نیاز ندارند. ترکیب و مقاومت خوردگی سوپر آلیاژ ها، مواد استانداردی برای ساخت وسایل پزشکی به وجود آورده است. سوپر آلیاژ ها هم چنین کاربردهایی در دماهای بسیار پایین پیدا کرده اند.

ویژگی ها و خواص سوپر آلیاژها

 فولادهای معمولی و آلیاژهای تیتانیم در دماهای بالاتر از 540 درجه سانتی گراد دارای استحکام کافی نیستند و امکان خسارت دیدن آلیاژ در اثر خوردگی وجود دارد.

2- چنانچه استحکام در دماهای بالاتر (زیر دمای ذوب که برای اکثر آلیاژها تقریبا 1204-1371) مورد نیاز باشد، سوپر آلیاژ های پایه نیکل انتخاب می شوند.

3- از سوپر آلیاژهای پایه نیکل می توان در نسبت دمایی بالاتری (نسبت به دمای ذوب) در مقایسه با مواد تجاری موجود استفاده کرد. فلزات دیرگداز (نسوز) نسبت به سوپر آلیاژ ها دمای ذوب بالاتری دارند ولی سایر خواص مطلوب آن ها را ندارند و به همین خاطر به طور وسیعی مورد استفاده قرار نمی گیرند.

4- سوپر آلیاژ های پایه کبالت را می توان به جای سوپر آلیاژ های پایه نیکل استفاده کرد که این جایگزینی به استحکام مورد نیاز و نوع خوردگی بستگی دارد.

5- در دماهای پایین تر وابسته به استحکام مورد نیاز، سوپر آلیاژ های پایه آهن - نیکل نسبت به سوپر آلیاژ های پایه نیکل و پایه کبالت کاربرد بیشتری پیدا کرده اند.

6- استحکام سوپر آلیاژ نه تنها مستقیما به ترکیب شیمیایی بلکه به فرآیند ذوب، آهنگری و روش شکل دهی، روش ریخته گری و بیشتر از همه به عملیات حرارتی پس از شکل دهی، آهنگری یا ریخته گری بستگی دارد.

اصول متالورژی سوپر آلیاژها

سوپرآلیاژهای پایه آهن، نیکل و کبالت معمولا دارای ساختار بلوری با شبکه مکعبی با سطوح مرکزدار (FCC) هستند. آهن و کبالت در دمای محیط دارای ساختار FCC نیستند. هر دو فلز در دماهای بالا یا در حضور عناصر آلیاژی دیگر، دگرگونی یافته و شبکه واحد آن ها به FCC تبدیل می شود. در مقابل، ساختمان بلوری نیکل در همه دماها به شکل FCC است. حد بالایی این عناصر در سوپر آلیاژها توسط دگرگونی فازها و پیدایش فازهای آلوتروپیک تعیین نمی شود بلکه توسط دمای ذوب موضعی آلیاژها و انحلال فازهای استحکام یافته تعیین می گردد. در ذوب موضعی بخشی از آلیاژ که پس از انجماد ترکیب شیمیایی تعادلی نداشته است در دمایی کمتر از مناطق مجاور خود ذوب می شود. همه آلیاژها دارای یک محدوده دمایی ذوب می شوند و عمل ذوب شدن در دمای ویژه ای صورت نمی گیرد، حتی اگر جدایش غیر تعادلی عناصر آلیاژی وجود نداشته باشد. استحکام سوپر آلیاژ ها نه تنها به وسیله شبکه FCC و ترکیب شیمیایی آن، بلکه با حضور فازهای استحکام دهنده ویژه مانند رسوب ها افزایش می یابد. کار انجام شده بر روی سوپر آلیاژ (مانند تغییر شکل سرد) نیز استحکام را افزایش می دهد، اما این استحکام به هنگام قرارگیری فلز در دماهای بالا حذف می شود.

تمایل به دگرگونی از فاز FCC به فاز پایدارتر در دمای پایین وجود دارد که گاهی در سوپر آلیاژ های کبالت اتفاق می افتد. شبکه FCC سوپر آلیاژ قابلیت انحلال وسیعی برای بعضی عناصر آلیاژی دارد و رسوب فازهای استحکام دهنده (در سوپر آلیاژ های پایه آهن – نیکل و پایه نیکل) انعطاف پذیری بسیار عالی آلیاژ را به همراه دارد. چگالی آهن خالص 7.8 گرم بر سانتی متر مکعب و چگالی نیکل و کبالت تقریبا 8.9 گرم بر سانتی متر مکعب است. چگالی سوپر آلیاژ های پایه آهن - نیکل تقریبا 8.3-7.9 گرم بر سانتی متر مکعب، پایه کبالت 9.4-8.3 و پایه نیکل 7.8-8.9 است.

چگالی سوپر آلیاژ ها به مقدار عناصر آلیاژی افزوده شده بستگی دارد. عناصر آلیاژی Ti،Cr و Al چگالی را کاهش و W،Re و Ta آنرا افزایش می دهند. مقاومت به خوردگی سوپر آلیاژ ها نیز به عناصر آلیاژی افزوده شده و به ویژه Al، Cr و محیط بستگی دارد.

دمای ذوب عناصر خالص نیکل،کبالت و آهن به ترتیب 1453،1495 و 1537 درجه سانتی گراد است. دمای ذوب حداقل (دمای ذوب موضعی) و دامنه ذوب سوپر آلیاژ ها، تابعی از ترکیب شیمایی و فرآیند اولیه است. به طور کلی دمای ذوب موضعی سوپر آلیاژ های پایه کبالت نسبت به سوپرآلیاژها پایه نیکل بیشتر است. سوپرآلیاژهای پایه نیکل ممکن است در دمای 1204 درجه سانتی گراد از خود ذوب موضعی نشان دهند. انواع پیشرفته سوپر آلیاژ های پایه نیکل تک بلور دارای مقادیر محدودی از عناصر کاهش دهنده دمای ذوب هستند و به همین لحاظ، دارای دمای ذوب موضعی برابر یا کمی بیشتر از سوپر آلیاژ های پایه کبالت هستند.

ده ماده ای که جهان را تغییر خواهند داد-بخش دوم

6-سیمان خود ترمیم شونده (Self Healing Concrete)

به نظر نمی آید که مخلوط باکتری و بتن ماده مناسبی برای ساخت و ساز باشد ولی در واقع این ترکیب می تواند عمر پل ها، ساختمان ها و جاده ها را تا 40 درصد افزایش دهد. در حال حاضر آمریکا 50 میلیارد دلار را صرف تعمیر بزرگراه ها، پل ها و فرودگاه ها می کند و با در نظر داشتن این هزینه، اهمیت عمر بیشتر این سازه ها بیشتر مشخص می شود. دکتر هنک جانکرز میکروبیولوژیست در داشنگاه دلفت هلند نوعی بتن حاوی میکروب را ساخته است که توانایی تعمیر و از بین بردن میکروترک ها را دارد. اگر چه ترک هایی زیر 0.4 میلیمتر استحکام کلی را کاهش نمی دهند اما نفوذ آب به درون بتن موجب تضعیف آن می شود و در هنگام انجماد محصولات تخریب شده را به درون بتن می برد. دکتر جانکرز می گوید : " ما یک عامل ترمیم کننده را به مخلوط بتن اضافه کردیم که شامل نوعی هاگ باکتری غیر فعال و غذای مناسب آن است که به وسیله پوشش روی آن ایجاد شده است. هنگامی که آب وارد بتن می شود این باکتری ها فعال شده و غذا رابه آهک تبدیل می کند." گونه باکتری استفاده شده در این تحقیق Bacillus cohnii و Bacillus pasteurii هستند و خود را با شرایط بسیار قلیایی بتن تطبیق می دهند. این باکترها کلسیم لاکتیت را به کلسیم کربنات سخت تبدیل می کند. اگر آزمایشات با موفقیت انجام شود، سیمان خود ترمیم کننده ظرف 4 سال آینده به بازار عرضه خواهد شد.

کاربردها: تونل ها، پل های دره ای، جاده ها و سازه های دریایی

ده ماده ای که جهان را تغییر خواهند داد-بخش اول

ده ماده ای که جهان را تغییر خواهند داد (Ten Materials That Will Change The World)، فهرستی از ده ماده پیشرفته است که به تدریج به زندگی روزمره ما وارد خواهند شد. در حال حاضر انقلابی آرام در حال شکل گیری در آزمایشگاه های سراسر جهان است. دانشمندان به دنبال راه هایی برای تغییر مواد در مقیاس های بسیار کوچک هستند. این تحول موادی را در اختیار ما قرار می دهد که زمانی تنها در رمان های علمی تخلی یافت می شد. اما تولید این مواد چیزی بیش از ماجراجویی های علمی هستند. این مواد کارا هستند و به تدریج با کاربردهایی که در آینده خواهند یافت، جهان را متحول خواهند کرد.

1-فروفلوئیدها (FerroFluids)

فروفلوئیدها فلزات مایعی هستند که توانایی تغییر شکل دارند. این مواد حاوی ذرات میکروسکپی مگنتیت، هماتیت یا برخی دیگر از ترکیبات حاوی آهن هستند که در یک مایع پراکنده شده اند. فروفلوئیدها به شکل خزنده وارد زندگی روزمره شده اند. این مواد به عنوان عایق برای قطعات چرخنده داخل کامپیوتر مورد استفاده قرار می گیرند و از تخریب داده ها به وسیله خاک و آلودگی جلوگیری می کنند. اما نقشه های بزرگتری برای استفاده از این مواد وجود دارد. ناسا قصد دارد تا در سیستم های کنترل فضاپیما از آن ها استفاده کند و محققان کانادایی می گویند که با استفاده از این مواد می توان نسل آینده آینه های تلسکوپ را ساخت. یکی از بزرگترین پتانسیل های استفاده از این مواد در پزشکی است. محققان ویرجینیا تک در آمریکا روی درمان سرطان با فروفلوئیدهای حاوی نانوذرات اکسید آهن تحقیق می کنند. این مایع به وسیله آهنربا به سمت تومور هدایت می شود و سپس میدان مغناطیسی نوسانی اعمال می شود. این کار سبب می شود تا فروفلوئید ارتعاش پیدا کرده و تولید حرارت کند و در نتیجه سبب مرگ سلول های سرطانی می شود. سرپرست این تحقیقات می گوید: در درمان ایده آل دمای سلول های سرطانی را تا سی دقیقه افزایش می دهد، در حالی که دمای بافت ها سالم در حد مناسب باقی می ماند.

کاربردها: کنترل فضا پیما، آینه های تلسکوپ، درمان سرطان

2-نانوذرات طلا (Gold Nanoparticles)

هنرمندان شیشه کار قرون وسطی نخستین متخصصان نانوتکنولوژی بودند. آن ها نسبت به دانشی که در ساخت شیشه ها به کار می بردند، بی اطلاع بودند، اما، روش آن ها منجر به حبس نانو ذرات طلا در شیشه می شد و به آن رنگ قرمز یاقوتی می داد. امروزه نانوذرات طلا در آزمایشات پزشکی برای تشخیص بیماری های خطرناک مورد استفاده قرار می گیرند. این آزمایش ها دقیق تر و حساس تر از آزمون های قبلی هستند. در مقیاس بسیار کوچک و در قلمرو نانوتکنولوژی، مواد می توانند خواص جدیدی پیدا کنند. اگر چه یک تکه طلا، رنگ طلایی دارد ولی اگر به ابعاد نانو متری برسد بسته به اندازه خوشه های طلا قادر به ایجاد رنگ های مختلف خواهند بود. محققان کالج سلطنتی لندن کاربرد مفیدی برای این مواد یافته اند. محلول تست HIV که آن ها تولید کرده اند حاوی یون های طلا است. اگر یک قطره سرم خون به داخل محلول ریخته شود مشخص می شود که آیا حاوی ویروس HIV است یا نه. اگر خون حاوی ویروس HIV باشد مقدار پراکسید هیدروژن در محلول کاهش پیدا کرده و خوشه های نامنظم نانومتری طلا ایجاد می شود و در نتیجه رنگ محلول آبی می شود. اگر ویروس HIV وجود نداشته باشد. سطح پراکسید هیدروژن بالا رفته و نانو ذرات کروی طلا ایجاد می شوند و رنگ قرمز ایجاد می کنند. این محلول بسیار حساس است و توانایی تشخیص آتوگرم یا تریلیونیوم گرم (10⁻¹⁸) پروتئین HIV را در یک میلی لیتر خون انسان داراست. رنگ ایجاد شده نیز چنان واضح است که با چشم غیر مسلح قابل تشخیص است. پروفسور مولی استیونز که سرپرستی این تحقیقات را در کالج سلطنتی لندن بر عهده دارد، می گوید: "تا کنون توانسته ایم که کارایی این سیستم را با نمونه های انسانی حاوی ویروس HIV اثبات کنیم. در گام بعدی این تکنولوژی نیاز دارد تا به صورت قابل حمل درآید و کار با آن برای کاربران آسان تر شود. این اتفاق در کمتر از 5 سال آینده رخ خواهد داد." این تست همچنین می تواند برای تشخیص سایر بیماری ها مانند مالاریا، سرطان پروستات و سل نیز مورد استفاده قرار گیرد.

کاربردها: تشخیص HIV، سرطان پروستات، سل و مالاریا

تست غیر مخرب-بازرسی چشمی

جزوه کامل آزمون غیرمخرب-بازرسی چشمی

امیدوارم بسیار مفید و کارآمد واقع شود.

لینک دانلود:

http://www.mediafire.com/view/sdg69mmds3fwtpe/visual_INSPECTION.PDF

اکستروژن سرامیک ها

اکستروژن سرامیک ها (Extrusion of Ceramics) یک روش شکل دادن سرامیک ها است که برای تولید اجزای سرامیکی با سطح مقطع ثابت مورد استفاده قرار می گیرد. طول قطعه نیز با بریدن قطعه در زوایای مناسب مشخص می شود. بدنه هایی که در اکستروژن سرامیک ها مورد استفاده قرار می گیرند، کاملا با بدنه های پرس شده متفاوت هستند. رطوبت بدنه های اکسترود شده بسته به مواد خام می تواند از 14-15% تا 20-22% افزایش یابد. فرآیند اکستروژن سرامیک ها شامل عبور یک بدنه از یک روزنه با شکل مشخص است. پس از این مرحله بدنه ای با سطح مقطع ثابت ایجاد می شود که برای ایجاد قطعه با طول مورد نظر برش می خورد.

ماشین های اکستروژن سرامیک ها از سه بخش اصلی تشکیل شده اند:

1- سیستم رانش: که بدنه سرامیکی را فشرده کرده و موجب می شود تا بدنه از روزنه اکستروژن خارج شود.

2- روزنه اکستروزن که از روزنه ای با شکل خاص ایجاد شده و به بدنه  فرم می دهد.

3- ابزار برش دهنده که قطعه اکسترود شده را به اندازه مورد نظر برش می زند.

ادامه مطلب:

http://www.wikipg.com/wiki/اکستروژن+سرامیک+ها

قلم بدون جوهر

گروه طراحی پینینفارینا به علت طراحی های برخی از مشهورترین ماشین های اسپورت در جهان شناخته شده است. اما این گروه طرحی را برای یک ابزار نوشتن ارائه کرده هم ترکیبی از مداد و خودکار است و در عین حال طرح زیبای آن مشابه با خودروهای طراحی شده توسط این گروه است. این قلم گرانقیمت است، اما از آنجایی که بدون جوهر است و نیاز به شارژ مجدد ندارد می تواند هزینه خود را پس از یک قرن مصرف به خریدار باز گرداند! سر این قلم از نوعی آلیاژ فلزی به خصوص به نام اتر گراف (ethergraph) است که ردی مشابه با گرافیت روی کاغذ بر جای می گذارد و می تواند تا ابد به نوشتن با آن ادامه داد! البته نوشته ها و طراحی هایی که با این قلم انجام شود پاک نشدنی خواهند بود. نام این قلم 4.EVER است و حاصل همکاری شرکت ایتالیایی تولید لوازم تحریر نپکین (که مبدع این آلیاژ است) و پینینفارینا است. این قلم کار دست هنرمندان ایتالیایی است. بدنه قلم از جنس آلومینیم و چوب است و طرح آن از خودرو مفهومی کامبیانو Cambiano که نوعی خودرو اسپورت لوکس است، الهام گرفته شده است. این قلم با دفترچه مخصوصی ارائه خواهد شد که از کاغذ سنگی درست شده است. کاغذ سنگی از پودر سنگ تولید می شود؛ ضد آب است و بسیار محکم تر از کاغذ معمولی است.

رئولوژی دوغاب

رئولوژی دوغاب (Slip Rheology) در علم سرامیک از اهمیت زیادی برخوردار است زیرا توسعه تاریخی سرامیک ها بر محور قابلیت تغییر شکل بدنه های پلاستیک حاوی رس و تبدیل آن ها به اشکال متنوع استوار بوده است. امروزه نیز تکنولوژی ساخت سرامیک ها تا حد زیادی از این ویژگی بهره برداری می کند.

هنگامی که یک مایع سیلان می‌کند همه قسمت‌ های آن حرکت نموده و به صورت پی‌ در پی صفحات مولکولی آن روی یکدیگر می‌لغزند. بنابراین ویسکوزیته یا گرانروی از اصطکاک درونی مایع ناشی می‌شود و براساس سرعت جریان یک مایع در داخل یک لوله با فشار معین اندازه‌گیری می‌شود. برای یک لوله با مقطع دایره‌ای داریم:

ΔP= اختلاف فشار

R= شعاع سطح مقطع

L= طول لوله

ولی به جهت متغیر بودن سرعت برشی از یک نقطه به نقطه‌ ی دیگر خطا در رابطه فوق وجود دارد. هدف از اندازه‌گیری ویسکوزیته بیان نحوه ارتباط بین تنش برشی و سرعت برشی می‌باشد. زمانی که نمودار تغییرات تنش برشی یک دوغاب برحسب سرعت برشی به صورت یک خط راست باشد گفته می‌شود این دوغاب رفتار نیوتنی دارد و در این حالت شیب نمودار ویسکوزیته می‌باشد.

ادامه مطلب:

http://www.wikipg.com/wiki/رئولوژی+دوغاب

مشاهیر مهندسی مواد و متالورژی- علی حائریان اردکانی

دکتر علی حائریان اردکانی در خانواده‌ ای مذهبی و فرهنگی در اردکان یزد در سال ۱۳۲۵ متولد شد. وی که فرزند پنجم خانواده بود، تحصیلات ابتدایی را در اردکان و نائین و تحصیلات متوسط را در مشهد مقدس به پایان رساند. در سال ۱۳۴۴ در کنکور دانشگاه‌ های مختلف شرکت نمود و در همه آن ها پذیرفته شد. در نهایت دانشکدهٔ صنعت نفت آبادان را برای ادامه تحصیل انتخاب نمود. دکتر علی حائریان اردکانی در سال 1348 در رشته مهندسی پالایشگاه از دانشکده نفت آبادان فارغ التحصیل شد. پس از 3 سال کار در قسمت های مختلف پالایشگاه آبادان و اسکله صادراتی ماهشهر در مهر ماه 1351 برای ادامه تحصیل عازم انگلستان شد در مرداد ماه 1352 موفق به اخذ درجه فوق لیسانس مهندسی تولید از دانشگاه استراتکلاید در شهر گلاسکو گردید و پس از سه سال کار تحقیقاتی در شهریور ماه 1355 درجه دکترای خود را در مهندسی متالورژی از آن دانشگاه دریافت نمود.

ادامه مطلب:

http://www.wikipg.com/wiki/علی+حائریان+اردکانی