دانلود ppt پاورپوینت مقدمه ای بر علم مواد کمیاب و عالی

مقدمه ای بر علم مواد یکی از اساسی ترین دانش ها برای درک رفتار مواد در مهندسی است.

خواص مکانیکی مواد مستقیما از ساختار داخلی آنها نشات می گیرد و مطالعه آن برای کاربردهای مهندسی ضروری است.

تاثیر نابجایی ها در تغییر شکل پلاستیک یکی از مباحث اصلی در مکانیک جامدات است که به درک تغییر شکل دائمی مواد می پردازد. مکانیزم حرکت نابجایی ها و تغییر شکل در واقع توضیح می دهد که چگونه یک ماده تحت تنش خارجی شکل می پذیرد.

حرکت نابجایی ها مکانیسمی است که امکان تغییر شکل دائمی در مواد بلورین را فراهم می آورد و این فرایند به خوبی مطالعه شده است. تشبیه حرکت نابجایی به نحوه حرکت کرم و قالی یک روش ساده سازی شده برای فهم حرکت این عیوب خطی در شبکه اتمی است.

جهت حرکت نابجایی با جهت اعمال تنش و صفحه لغزش در ارتباط است و مسیر حرکت آن اهمیت ویژه ای دارد. کرنش شبکه در اطراف نابجایی لبه ایی نشان دهنده تغییر شکل موضعی در اطراف هسته عیب است که بر رفتار ماده تاثیر می گذارد.

نیروهای وارد بر نابجایی ها عاملی تعیین کننده در میزان حرکت و فعالیت آنها در هنگام اعمال تنش هستند. سیستم های لغزش مسیرهایی هستند که نابجایی ها ترجیح می دهند در طول آنها حرکت کنند و این سیستم ها ساختار بلوری را منعکس می کنند.

تنش به عنوان نیروی داخلی وارد بر واحد سطح تعریف می شود و درک آن برای تحلیل رفتار مواد ضروری است. تنش در سطوح مورب باید مورد محاسبه قرار گیرد زیرا حرکت نابجایی ها غالبا در صفحات غیر عمود بر نیروی اعمالی رخ می دهد.

لغزش و تغییر شکل پلاستیک در یک تک بلور ساده ترین حالت برای مشاهده رفتار نابجایی ها تحت تنش است. مکانیزم های سخت کردن و افزایش استحکام روش هایی هستند که برای بهبود مقاومت مواد در برابر تغییر شکل طراحی شده اند.

مکانیزم های افزایش استحکام کاهش اندازه دانه ها نشان می دهد که چگونه کوچک شدن مرزهای دانه ای می تواند مانع حرکت نابجایی ها شود. مکانیزم های افزایش استحکام محلول جامد بر این اصل استوار است که اتم های ناخالصی می توانند حرکت نابجایی ها را مسدود کنند.

اثر افزایش درصد نیکل بر خواص مکانیکی آلیاژ مس نیکل مثالی عینی از تاثیر ترکیب شیمیایی بر استحکام مواد است. مکانیزم های افزایش استحکام کرنش سختی از طریق افزایش چگالی نابجایی ها باعث کاهش شکل پذیری می شود.

عملیات های شکل دهی متداول روش هایی هستند که مهندسان برای دستیابی به خواص مکانیکی مطلوب از طریق تغییر شکل پلاستیک به کار می گیرند. کار سرد و نابجایی ها رابطه تنگاتنگی دارند زیرا تغییر شکل پلاستیک با افزایش تعداد نابجایی ها همراه است.

رابطه درصد کار سرد و خواص مکانیکی به ما نشان می دهد که چگونه تغییر شکل پلاستیک منجر به افزایش استحکام می شود. اثر حرارت بر خواص مکانیکی فلزات کار سرد شده نشان دهنده اهمیت فرآیندهای بازیافت حرارتی پس از تغییر شکل است.

تاثیر حرارت بر جابجایی نابجایی ها و شکل پذیری فلز اساس فرآیندهای بازیابی و تبلور مجدد را تشکیل می دهد. بازیابی مرحله ای است که در آن تنش های داخلی ناشی از کار سرد بدون تغییر قابل توجه در اندازه دانه ها کاهش می یابد.

اثر حرارت دادن فلز کار سرد شده به طور مشخص منجر به تغییراتی در ساختار ریزدانه و خواص مکانیکی آن می گردد. تبلور مجدد برای آلیاژ برنج نشان می دهد که چگونه تشکیل دانه های جدید و بدون تنش می تواند سختی ماده را تغییر دهد.

تبلور مجدد فرآیندی است که در آن با اعمال حرارت، دانه های جدید و سالم جایگزین دانه های تغییر شکل یافته می شوند. دمای تبلور مجدد یک پارامتر حیاتی است که بستگی به نوع ماده و میزان کار سرد اعمال شده دارد.

رشد دانه ها در مقدمه ای بر علم مواد مرحله نهایی پس از تبلور مجدد است که در آن دانه های بزرگتر از طریق بلعیدن دانه های کوچکتر رشد می کنند. مکانیزم رشد دانه ها نیازمند انرژی سطحی و حرکت مرز دانه ها است که با دما رابطه مستقیم دارد.