فلزات آمورف

طبق آزمایشات مستقل از دما و فشار متغیر، از نظر ترمودینامیكی، مواد سه حالت اصلی : مایع، جامد، گاز دارند.

تعیین كنندة هر یك از این حالات درجة آزادی بین اتمها و قید و بند آنها به یكدیگر است و یك مرحله تحول بین هر حالت وجود دارد. تعریف شیشه : یك مایع شیشه ای یا جامد بدون كریستال است كه مشخصه های ویسكوزیته و ساختار آن نشان دهندة هم جامد و هم مایع است. به عبارت دیگر شیشه یك جامد در دمای اتاق است زیرا ویسكوزیته آن بیش از حد توازن یعنی ^6/14 10 است و از طرف دیگر هنوز یك مایع است زیرا ساختار اتمها و مولكولهای آن یك ساختار بی نظم و شبیه مایع است . جامد از فاز كریستالی به وجود آمده است و یك كریستال از یك نظم دوره‌ای بین اتمها پیروی می كند اما مایع دارای چنین نظمی نیست و یك نظم تصادفی بین اتمها بدون تناوب و دوره خاصی را دارد.

بنابراین می گوییم، شیشه جامد و آمورفی است كه اتمهای ساختار آن مانند مایع است. مهمترین مشخصه یك شیشه علاوه بر ساختار آن، پدیده تحول و به وجود آمدن آن است.

فهرست مطالب

فصل اول : فلزات آمورف و آمورف کامپوزیتی1

1-1 مقدمه 2

2-1 فلزات آمورف 6

1-2-1 خواص آلیاژهای آمورف9

2-2-1عمده نقطه ضعف مكانیكی مواد آمورف12

3-1 مكانیزم های تغییر شكل در فلزات آمورف12

1-3-1 تشكیل حجم آزاد13

2-3-1 افزایش دمای موضعی 18

فصل دوم : شكست در فلزات آمورف 23

1-2 شباهت های شکست فلزات آمورف با فلزات کریستالی 24

1-1-2 اثر فشار هیدرواستاتیك روی جریان تنش24

فصل سوم : کامپوزیت کردن جهت بالا بردن پلاستیسیته25

1-3 راهكارهایی برای افزایش پلاستیسیته در آلیاژهای یكپارچه 26

2-3 فلزات آمورف كامپوزیتی 27

1-2-3 مکانیزم تغییرات و افزایش پلاستیسیته توسط ذرات کامپوزیت28

3-3 بهبود پلاستیسیته با استفاده از ذرات تقویت كننده فاز دوم 31

4-3 بررسی باندهای برشی توسط TEM در یك كامپوزیت BMG_s 35

1-4-3 انتشار باندهای برشی در کل قطعه39

5-3 انواع مختلف فلزات آمورف كامپوزیتی41

1-5-3 کامپوزیتهای ذره ای42

2-5-3 كامپیوزیتهای In-situ42

6-3 ذرات خارجی تقویت كننده در فلزات شیشه ای توده 42

1-6-3 كامپوزیت حاوی ذرات خارجی تقویت كننده ، تولید به روش تقویتBMG 43

2-6-3 تولید كامپوزیت BMG حاوی ذرات خارجی تقویت كننده با استفاده از فرایند ذوب 44

7-3 فرم In situ کامپوزیت های BMG 45

1-7-3 فرم كاربید In situ در فلزات شیشه ای پایه Zr46

8-3 تشکیل و ساختارها 47

9-3 مکانیزم تشکیل فاز آمورف نانو ساختار شده50

10-3 خواص مکانیکی و رفتار تغییر شکلی آلیاژ های آمورف نانوساختار شده توده 51

11-3 تشکیل و خواص مکانیکی آلیاژ های آمورف خوشه دار توده54

12-3 مقایسه کامپوزیت های ذره ای و In situ56

فصل چهارم :عوامل موثر در ایجاد داکتیلیته بیشتر در مواد آمورف 60

1-4 كریستالیزاسیون  61

1-1-4 اثر بیش از حد كریستالیزاسیون61

2-4 آنیلینگ 62

منابع و مآخذ 64

 فهرست تصاویر

 تصاویر فصل اول

شکل 1-1: دیاگرام ارتباط بین تغییرات حجم با دما از حالت مذاب تا لحظه گذر از دمای شیشه ای شدن،Tg3

شکل 1-2 : دیاگرام ظرفیت گرمایی فلزات شیشه ای در دمایTg 3

شكل 3-1: منحنی تنش کرنش فلز شیشه ای6

شكل 1-4: تصویریك آلیاژ آمورف (Ni₅₅Pd₅Nb₂₀Ti₁₅Zr₅) در TEM7

شكل 1-5 : ارتباط بین و H_c10

شكل 1-6 : مقایسه جنس چرخ دنده ها در خصوص مقاومت به سایش11

شكل 1-7 : نشان دهنده پروسه حجم آزاد به وسیله معادله Spaepen15

شكل1-8 : نمودار تنش برشی نرمال در برابر كرنش برشی16

شكل 1-9 : نمودار كرنش برشی در یك باند نسبت به كرنش برشی نهایی17

شكل 1-10 : نمونه تست خمش و روكش كاری قلع برای بررسی باندهای برش نزدیك شكاف 20

شكل1-11: نشان دهنده باندهای برشی نزدیك شكاف در نمونه تست خمش روكش داده شده به وسیله قلع 21

شكل1-12: نشان دهنده حرارت موضعی و ذوب روكش به صورت مهره های كروی

در باندهای برشی22

تصاویر فصل سوم

شكل 1-3 : مکانیزم ممکن برای افزایش دانسیته باند برشی در فلزات شیشه ای23

شكل 2-3 : شکل میدان تنش بین سوراخ ها، در طول فشردن یک فلز متخلخل کشدار24

شكل3-3: اثر ذرات گرافیت تقویت­کننده دریک فلز شیشه­ای پایه Zr برروی دانسیته باند برش درهمسایگی آن 34

شکل4-3 : میکروگرافی TEM از ساختار قلز کامپوزیتی مشخصه پراش در دهانه صفحه[110] در منطقه محور فاز β است 36

شکل 5-3 : مناطق روشن ، تصویر باندهای برشی است. (a) , (b) تصویر یک منطقه یکسان با زاویه عکس‌برداری متفاوت است 37

شکل6-3 : عکس TEM از محل بدون شکل فاز β39

شكل7-3 : ترکیب برخی ازخواص فلزات با کامپوزیت­کردن فلزات 41

شکل8-3 : منحنی های DSC آلیاژ های آمورف Zr-Al-Ti-Ni-Cu و Zr-Al-Cu-Pd49

شکل9-3 : میکروگراف الکترون میدان روشن و الگو های پراش الکترونی آلیاژ های امورف پایه Zr آنیل شده در دمایی درست زیر واکنش اول گرمازا49

شکل10-3: شکل فرایند تشکیل فاز نانوبلورین Zr₂(Cu,Pd) احاطه شده با فازآمورف50

شکل11-3: تغییرات S_f ، E و H_v با V_f ترکیبات برای آلیاژ­های آمورف ریختگی توده
Zr-Al-Ni-Cu-Pd51

شکل12-3 : ظاهر سطح شکست کششی آلیاژ امورف ریختگی توده52

شکل 13-3: شکل شماتیکی از حالت شکست کششی برای آلیاژ های آمورف نانوبلورینه شده که خواص مکانیکی بهبود یافته ای را نشان میدهد52

شکل 14-3: منحنی های تنش کرنش فشاری میله های استوانه ای در حالت مخلوط فاز های آمورف و نانو بلورین بلافاصله بعد از ریخته گری53

شکل 15-3 : سطح خارجی میله آمورف نانوبلور شده تحت طویل شدگی 5/2% پلاستیکی... 54

شکل 16-3 : الگوی پراش کوچک زاویه­ اشعه ایکس آلیاژ خوشه ای شده آمورفو اطلاعات آلیاژهای آمورف و نانو بلورین پایه Zr55

شکل 17-3 : منحنی های تنش- کرنش خمشی آلیاژ آمورف خوشه ای 56

شکل 18-3 : نتیجه تست فشار نمونه های گوناگون از فلزات شیشه ای کامپوزیتی با ئرات کامپوزیتی مختلف57

شکل19-3 : نتایج تست فشار فلز شیشه ای Vit1 کامپوزیتی به روش W wire58

تصاویر فصل چهارم

شكل 1-4 : رابطه بین استحكام شكست و افزایش درصد كریستالیزاسیون62