پاورپوینت جزوه خواص مکانیکی و دیاگرام فازی در سرامیک ها

دانلود پاورپوینت با موضوع جزوه خواص مکانیکی و دیاگرام فازی در سرامیک ها،

در قالب ppt و در 113 اسلاید، قابل ویرایش.

الاستیسیته
زمانیکه باری به یک ماده اعمال می گردد، تغییر شکل به خاطر
تغییر جزئی در فاصله بین اتمی، اتفاق می افتد. این بار در قالب تنش σ بیان
می گردد. که دارای واحد مگا پاسکال (MPa) می باشد.
میزان و نوع کرنش
بستگی به استحکام پیوند اتمی ماده، تنش و دما دارد. تا حد تنش معینی برای
هر ماده، کرنش برگشت پذیر است، یعنی زمانیکه تنش برداشته می شود، فاصله بین
اتمی به حالت اولیه خود بازگشت نموده و کرنش از بین می رود. این مورد
تغییر شکل الاستیک نامیده می شود و تنش و کرنش به یکدیگر توسط یک تناسب
ساده، مرتبط می گردند. برای تنش کششی داریم:
و ثابت تناسب E، مدول الاستیسیته یا مدول یانگ نامیده می شود.
در
دماهای محیط و دماهای متوسط برای بارگذاری کوتاه مدت، بیشتر سرامیک ها به
صورت الاستیک رفتار می نمایند و هیچ گونه تغییر شکل پلاستیکی را تا نقطه
شکست از خود نشان نمی دهند. این حالت به عنوان شکست ترد، نامیده می شود و
یکی از مشخصه های سرامیک می باشد.
فلزات نیز به صورت الاستیک تا تنش معینی، رفتار
می نمایند، ولی بر خلاف سرامیک ها که دارای رفتار ترد
می باشند، بیشتر فلزات با افزایش بیشتر تنش به صورت
 داکتیل (نرمی و چکش خواری) رفتار می نمایند. این
حالت به عنوان تغییر شکل پلاستیک یا کرنش پلاستیک
مورد استفاده قرار می گیرد و غیر قابل برگشت است.
توجه داشته باشید که کلیه سرامیک ها به صورت ترد رفتار می نمایند و فلزات (نه تمامی آن ها) به صورت داکتیل (نرم) عمل می کنند.
بیشتر
مواد سرامیکی در دماهای بالا، از خود تغییر فرم پلاستیک نشان می دهند. حتی
در دمای محیط، سرامیک هایی نظیر LiF، NaCL و MgO تغییر فرم پلاستیک می
یابند. این سرامیک ها، همگی دارای ساختار نمک طعام با تقارن مکعبی هستند.
مدول الاستیسیته
مدول
الاستیک E، ثابت تناسب بین تنش الاستیک و کرنش الاستیک می باشد و می تواند
به سهولت به عنوان مقدار تنش σ مورد نیاز برای ایجاد کرنش الاستیک ϵ تصور
گردد.
اندازه مدول الاستیک به وسیله استحکام (قدرت) پیوندهای اتمی در
ماده، تعیین می گردد. پیوند اتمی قویتر ، تنش بیشتری را برای افزایش فاصله
بین اتمی، نیاز دارد و بنابراین مقدار مدول الاستیسیته بزرگتر می  شود.
 سرامیک
ها با پیوند یونی ضعیف دارای مقادیر E پایین هستند. برای مثال، NaCl دارای
مدول الاستیک GPa44.2 است. سرامیک های با پیوند کووالانسی قوی دارای
مقادیر E بالا می باشند. مدول الاستیک الماس 1035 GPa است.
قدرت پیوند و در نتیجه E در جهات کریستالوگرافی مختلف، تغییر می نماید.
بیشتر
سرامیک ها، پلی کریستالی می باشند و از تعداد زیادی از کریستال ها ساخته
شده اند که به صورت تصادفی در کنار یکدیگر قرار گرفته اند.
 اگر جهت
قرارگیری کریستالی کاملاً تصادفی باشد، کل مدول الاستیک از میانگین مدول
های الاستیک جهات کریستالوگرافی متفاوت، بدست می آید. مقادیر مدول الاستیک
که بیشتر برای مواد سرامیکی گزارش می گردند، میانگین مقادیر بدست آمده برای
بدنه های پلی کریستالی می باشند.
جدایش یا مجزا شدن یک جسم در اثر اعمال تنش به دو قسمت یا بیشتر را شکست گویند. شکست مهمترین مکانیزم تخریب مواد است.
شکست همواره بر دو نوع است:
شکست
ترد (داکتیل): در این شکست هیچ گونه تغییر شکل مومسان به وجود نمی آید و
ترک با سرعت زیاد اشاعه می یابد. سطح این شکست، براق و دانه ای می باشد.
شکست
نرم (ductile): در این نوع شکست هنگام جوانه زنی و همچنین حین رشد ترک
تغییر شکل مومسان قابل ملاحظه ای رخ می دهد بنابراین سرعت اشاعه ترک کندتر
می شود. سطح این شکست تیره و کدر و به صورت رشته ای می باشد.
در مواد پلی کریستال شکست بر دو نوع می باشد:
شکست مرزدانه ای: شکست در مرزدانه اشاعه می یابد.
شکست درون دانه ای: شکست در داخل دانه اشاعه می یابد.
استحکام
عبارت
استحکام برای فلزات و سرامیک ها دارای ابهام است. جهت اصلاح آن باید از
عبارات تکمیلی مثل استحکام تسلیم، استحکام کششی، استحکام فشاری، استحکام
خمشی، استحکام نهایی، استحکام شکست و استحکام تئوری استفاده نمود.
استحکام تئوری
استحکام تئوری می تواند به عنوان تنش مورد نیاز برای شکستن پیوندهای اتمی و جدا کردن ساختار، تعریف گردد. رابطه آن:
σth
استحکام تئوری، E مدول الاستیک، a0 فاصله بین اتمی و γ انرژی سطحی شکست می
باشد. استحکام تئوری برای مواد سرامیکی معمولاً در محدوده یک دهم تا یک
پنجم مدول الاستیک قرار دارد.
به عنوان مثال، اکسید آلومینیوم (Al2O3)
دارای مدول الاستیک متوسط GPa 380 است و بنابراین دارای استحکام تئوری در
محدوده GPa 76-38 می باشد. با این وجود، استحکام تئوری یک ماده سرامیکی،
قابل دستیابی نمی باشد. علت: وجود عیوب و ترک های ساخت یا عیوب ساختاری در
ماده، و ماده در بار (تنش) پائینتر از استحکام تئوری آن، می شکند.
اندازه گیری استحکام
استحکام می تواند به طرق مختلفی، اندازه گیری شود که در شکل نشان داده شده است
نمایش شماتیکی از آزمایشات استحکام
اندازه گیری استحکام
استحکام کششی
تست
استحکام کششی معمولاً برای تعیین مشخصات فلزات داکتیل (نرم) به کار می
رود. نمونه فلزی تست کشش در نگهدارنده های (گیره های) ماشین تست یونیورسال،
قرار می گیرد که این ماشین می تواند بار کششی تنظیمی را با سرعت کنترل شده
وارد آورد.
استحکام کششی به عنوان حداکثر بار P (تنش در نقطه شکست برای یک سرامیک) تقسیم بر سطح مقطع اولیه A، تعریف می شود:
اندازه گیری استحکام
استحکام
سرامیک ها توسط کشش تعیین نمی گردد، زیرا هزینه نمونه سازی برای آزمایش
بالاست و انجام آزمون نیاز به قرار گرفتن دقیق در گیره های بارگذاری در
هنگام تست دارد.