***تدریس متالورژی فیزیکی***

[reza_1364]

سلام به همه...............

از اونجایی که بچه های این تالار بیشتر پشت کنکوری هستند و یا اینکه به سلامتی ارشد را تموم کردن و الان در بازار کار مشغولند و دیگه وقت درس خوندن را ندارند و اگه مثل من باشند تقریبا درس ها رو فراموش کردند و اگه تو کار به مشکل پیش بخورند یاد درس می افتن و همین طور دوستانی که مشغول تحصیل در مقطع کارشناسی هستند و با این درس سر و کار دارند


گفتم که این تایپیک را با اجازه دوستان بزنم

هدف از تایپیک مروری تقریبا کامل بر متالورژی فیزیکی که شامل فیزیکی 1-فیزیکی 2-استحاله فازی(ارشد) هست


زمان گذاشتن نکات در تایپیک روزهای یکشنبه - سه شنبه - پنج شنبه ساعت 10-11 شب هست
​

انشاءالله در نظر دارم بعد از تمام شدن این درس متالورژی مکانیکی و کلا مبحث میکروسکپ ها رو هم انجام بدم

بسیار بسیار خوشحال میشم از اینکه دوستان هم در این کار کمک کنند.

فقط خواهش می کنم در این تایپیک اسپم - سوال - درخواست و .... را نکنید که هم نظم مطالب به هم نریزه و هم اینکه کسانی که می خونن وقتشون هدر نره

من اطلاعاتم زیاد کامل نیست و حتما دوستان اشتباهات منو بهم گوشزد کنن و اگه تمایلی برای ارائه و بیان درسی دارند در پیغام خصوصی قرار بدند



انشاءالله که همه خوش و خرم باشند

 

[reza_1364]

مطالعه ساختار فلزات و آلیاژها:

کلا دو نوع ساختار داریم

ماکرو: که با چشم دیده میشه یا همون بزرگنمایی کم که حدود 20 برابر هست

میکرو: که برای مشاهده نیاز به وسیله داریم که بزرگنمایی تقریبا 100 برابر به بالا هست

متداول ترین وسایلی که با اونها میشه ساختارهای میکرو را دید میکروسکپ های نوری یا OM الکترونی انعکاسی SEM الکترونی عبوری TEM اشعه ایکس

با اشعه ایکس خود اتمها را میشه دید ولی با سه تا میکروسکپ حداکثر چسبیدن اتمها به یکدیگر را میشه دید

برای دیدن ریز ساختار نیاز به انجام یک سری کار هست

اول از همه بریدن نمونه مناسب

سنگ زدن

سمباده زدن

پولیش کردن:الکترو پولیش که برای نمونه های TEM حتما از این روش استفاده می کنن.اما معمولا به صورت نمدی یا پارچه ای هست که برای از بین بردن خراشهای سمباده استفاده میشه

اچ کردن: قرار دادن نمونه در یک محیط خورنده مناسب (برای هر فولادی این ترکیب محلول فرق می کنه بعضی از محلول ها در بازار هست و بعضی دیگه را طبق فرمولی که داره خودمون درست می کنیم)

 

[reza_1364]

میکروسکپ نوری

زمان ما از اینا بود با دست ساختار را می کشیدیم

میکروسکپ نوری که خودش دوربین داره و عکس را نشون میده(با برنامه)

 

[reza_1364]

SEM که با ایدکس و یه سری وسایل جانبی همراه هست

در حال حاضر با ایدکسش در دانشگاه ازاد مجلسی موجوده هر ساعت کار هم صد هزار تومن (ناقابل)

 

[reza_1364]

TEM میگن تو ایران نیست (شایعست) اما ما که پیدا نکردیم البته هست اما خرابن

 

[reza_1364]

متالوگرافي
اصولاًَ ميتوان گفت كه متالوگرافي عبارتست از بررسي و مطالعه ساختار داخلي فلزات و ساير مواد از جمله پليمرها ، سراميكها و غيره كه گروهي نيز آنرا علم ماده شناسي ناميده اند .
تاريخچه اين علم از كشف دانشمند بزرگي به نام سوربيSORBY مبني بر امكان پوليش و ا چ كردن سطوح مختلف فلزي و مشاهده جزئيات ساختماني آنها با چشم مسلح يا غير مسلح آغاز مي شود . پس از آن نيز اين علم به سرعت جاي خود را به عنوان يكي از پايه هاي اساسي متالورژي باز نموده و تا به امروز كه با پيدايش ميكروسكوپهاي الكتروني پيشرفته بشر قادر به تجزيه و تحليل دقيق اجزاء تشكيل دهندة فازهاي مختلف در شبكة ساختماني مواد گوناگون مي باشد ، اين جايگاه را به خوبي حفظ نموده است . بطور كلي مطالعات متالوگرافي علاوه بر اطلاعات گسترده اي كه در زمينه تركيب شيميايي و خواص مختلف ماده به ما ميدهد ، ساختمان كريستالي آن را نيز برايمان آشكار ساخته و اطلاعات ارزشمندي نيز در رابطه با تاريخچه كار مكانيكي يا عمليات حرارتي انجام شده بر روي آن در اختيار ما قرار مي دهد. بنابر اين به جرأت ميتوان گفت كه دانشمندان و مهندسين امروز بدون دانستن اصول مدرن متالوگرافي و استفاده بهينه از اين علم قادر به حل مسائل روزمره خود نخواهند بود و امروزه چه در فعاليت هاي صنعتي و كنترل كيفيت و چه در فعاليت هاي تحقيقاتي و پژوهشي اين علم از جمله ابزار هاي مهم كار هر مهندس و پژوهشگري به شمار ميرود .
آشنايي با وسائل متالوگرافي و نحوه آماده كردن نمونه ها
متالوگرافي عبارتست از بررسي و مطالعه ساختمان سطح مقطع فلزات و آلياژها كه به دو روش ماكروسكوپي و ميكروسكوپي صورت ميگيرد . مطالعه ساختمان ماكروسكوپي را ماكروگرافي و ساختمان ميكروسكوپي را ميكروگرافي مي نامند . ساختمان ماكروسكوپي عبارتست از ساختمان فلزات و آلياژها كه با چشم غير مسلح يا بزرگنمايي هاي كم قابل رويت باشد . اين ساختمان را ميتوان مستقيماًَبر سطح قطعه كار يا بر مقطع شكست آن و يا اغلب بر نمونه هايي كه از شمش هاي بزرگ يا قطعه كارها گرفته ميشود مطالعه نمود . در اينجا ابتدا سطح نمونه صيقلي شده و سپس توسط عوامل شيميايي مخصوص اچ مي گردد . عملي كه محلولهاي اچ انجام ميدهند حل كردن سطح فلز و نشان دادن اجزاء مختلف آن و نمايش حفره ها ، تَركها و ديگر معايب موجود ميباشد .
ميكرو گرافي عبارتست از مطالعه ساختمان داخلي فلزات و آلياژها در زير يك ميكروسكوپ با بزرگنمايي هايي از 75 تا 1500 برابر يا بيشتر . ساختمان هايي كه بدين صورت مساهده مي شوند ساختمان ميكروسكوپي يا نامرئي ناميده مي شوند . هدف از مطالعه متالوگرافي تعيين ساختمان داخلي و بررسي آن از نظر دانه بندي ، مرز دانه ها ، توزيع دانه ها و فازهاي تشكيل دهنده فلز مي باشد . علاوه بر آن مي توان آشكار كردن مشخصات ساختماني ، برخي از انواع اثرات كار مكانيكي ، كشف عيوب ريز ( ذرات غير فلزي ، تركهاي كوچك و غيره ) و در برخي موارد تعيين عناصر شيميايي آلياژها را نيز در زمره اهداف مطالعات متالوگرافي قرار دارد . براي بررسي و مطالعه سطح مقطع يك فلز بايد مراحل زير را طي كرد:
1-1) نمونه برداري از قطعه مورد بررسي
2-1) آماده كردن سطح نمونه ( شامل سنگ زني ، سنباده زدن ، پوليش كردن و اچ كردن )
3-1) بررسي سطح مقطع به طريق ميكروسكوپي و ماكروسكوپي
اكنون به تشريح هر يك از مراحل فوق مي پردازيم .

1-1- نمونه برداري از قطعه مورد نظر
براي مطالعه سطح مقطع يك فلز بايستي از آن نمونه برداري كرد . نمونه بايد از قسمتي از قطعه برداشته شود كه با ساير مناطق ساختار ، مشابهت دارد . به طوري كه با توجه به آن بتوان روي خواص كلي قطعه اظهار نظر نمود .
مشاهدات ميكرو گرافي بر نمونه هايي به نام مقطع كوچك MICROSECTION انجام مي گيرد . اين كار با برداشتن نمونه كوچكي به شكل مكعب و به ابعاد 10 ميليمتر و يا پولكي به قطر 15 و ارتفاع 15 ميليمتر از فلز صورت ميگيرد . پس اولين مرحله براي مطالعات متالوگرافي شامل نمونه برداري از قطعه كار است كه اين كار به كمك اره دستي يا ماشين نمونه برداري صورت مي گيرد .

شكل 1-1 ، الف – ماشين نمونه برداري مجهز به دستگاه سنگ زني

شكل 1-1 ، ب- ماشين نمونه برداري تمام اتوماتيك
شكل 1-1، ماشينهاي نمونه برداري كه اغلب در آزمايشگاه هاي متالوگرافي به كار مي روند .
در اين جا بايد دقت شود كه در ضمن عمل نمونه داغ نشده و بر سطح برش حتي الامكان عمود بر محور نمونه باشد . در شكل 1-1 دو نوع ماشين نمونه برداري را كه ر آزمايش متالوگرافي مورد استفاده قرار مي گيرد ملاحظه مي كنيد .
2-1- آماده كردن سطح نمونه :
1-2-1- سنگ زدن :
نمونه پس از بريده شدن مورد سنگ زني قرار مي گيرد تا گوشه هاي تيز و خطوط عميق حاصل از اره محو شده و بدين ترتيب از خراب شدن سنباده ها و صفحه پوليش جلوگيري شود . دستگاه سنگ زني معمولاًَ داراي دو سطح خشن و نرم است .
ابتدا نمونه را روي سطح خشن گرفته و بعد از صاف شدن نسبي آنرا روي ديسك نرمتر مي گيريم تا سطح نمونه صافتر گردد . در جريان سنگ زني بايد نمونه را مرتباًَ در آب سرد فرو برد تا از تغيير احتمالي ساختمان ميكروسكوپي آن جلوگيري شود . در شكل 5-1 نمايي از يك ماشين سنگ كوچك را كه در عمليات آماده سازي نمونه هاي متالوگرافي بكار ميرود ، ملاحظه مي كنيد .

شكل 5-1 ، ماشين سنگ تخت كوچك مخصوص عمليات آماده سازي نمونه هاي متالوگرافي
2-2-1- سنباده زني :
بعد از آنكه نمونه سنگ زده شده و خطوط عميق و ناهمواري هاي اوليه آن بر طرف گرديد آنرا روي سنباده 60 كه بر روي ديسكي سوار شده است ميگيرند تا سطحش قدري صاف تر گردد . سپس عمليات

شكل 6-1 ، وسيله سنباده دستي كه چهار كلاس مختلف كاغذ سنباده روي آن چسبيده و مجهز به سيستم جريان آب ميباشد .
سنباده زني اصلي در چهار مرحله معمولاًَ به ترتيب بر روي سنباده هاي 400،320،240 و600 صورت ميگيرد كه سنباده 240 خشن ترين و سنباده 600 نرم ترين آنها ميباشد . هر قدر سنباده نرم تر باشد فشردن نمونه بر روي آن آهسته تر صورت ميگيرد . عمل سنباده زني را ابتدا بر روي كاغذ سنباده خشن شروع كرده و سپس به ترتيب به سنباده هاي نرم مي روند . جهت سنباده زدن از يك ديسك به ديسك بعدي تغيير كرده و هر بار نمونه به اندازه 90 درجه چرخانده ميشود تا خطوطي كه از سنباده قبلي حاصل شده است در مرحله بعد كاملاًَ محو گردد و هر بار خطوطي عمود بر خطوط قبلي ايجاد شود . در ضمن هر چه سنباده نرم تر باشد عمل سنباده زني ملايمتر و با اعمال فشار كمتر و صرف وقت بيشتر صورت ميپذيد در پايان هر مرحله سنباده زدن و پيش از شروع مرحله بعدي بر روي سنباده نرم تر لازم است نمونه به دقت شسته شود تا ذرات درشت تر سنباده مرحله قبل ، صفحه سنباده بعدي را آلوده نكند. حال اگر سنباده زني بر روي سنباده هايي صورت گيرد كه آب از روي آنها جريان دارد ديگر لزومي به تميز كردن نمونه در بين مراحل نخواهند بود .
در خاتمه عمليات سنباده زني بايد نمونه را شست و خشك كرد و فوراًَ به مرحله بعدي عمليات كه پوليش كردن است منتقل نمود . در شكل 6-1 نمونه اي از يك وسيله سنباده زني دستي را ملاحضه ميكنيد .
3-2-1پوليش كردن و صيقل دادن نمونه ها
پوليش كردن براي از بين بردن تمام خطوط باقيمانده بر روي نمونه صورت مي گيرد و بر دو نوع است : مكانيكي و الكتريكي .
1-3-2-1- پوليش مكانيكي :
پوليش مكانيكي بر روي يك ديسك چرخان كه با ماهوت يا نمد پوشانده شده و به آن يك ماده ساينده خيلي نرم ( مثل اكسيد آلومينيوم يا اكسيد منيزيم ) پاشيده مي شود صورت مي گيرد . ماهوت يا نمدي كه در اينجا بكار ميرود بايد ضخيم بوده و عاري از ذرات سخت مخصوصاًَ گرد و خاك باشد تا موجب ايجاد شيار بر روي نمونه نگردد . در تمام مدت صيقل كاري لازم است به تناوب نمد را با گرد آلومين معلق در آب آغشته گردد . دانه بندي ذرات اكسيد آلومينيوم به صورت µ 1 ( شماره 1) ، µ 3/0 ( شماره 2) ، µ 05/0 (شماره 3) ميباشد . براي اينكار از اكسيد منيزيم هم مي توان استفاده كرد ولي بايد دقت شود كه MgO گازكربنيك هوا را جذب كرده و كربنات به وجود مي آورد .
(MgO + CO2 MgCO3 ↓)
و به همين علت در آزمايشگاه متالوگرافي معمولاًَ از AL2O3 استفاده مي شود . معمولاًَ فلزات سختي مثل فولادها و چدنها را با پودر آلومين شماره 1 ، فلزات با سختي متوسط مثل برنجها و برنزها را با پودر آلومين شماره 2 و فلزات نرمي مثل آلومينيوم و سرب را با پودر آلومين شماره 3 پوليش مي كنند .
براي عكس گرفتن و كارهاي حساس ديگري كه احتياج به بدست آوردن سطح بسيار صيقلي داريم : از ديسكي با روكش جير و پودر الماس با دور ماشين 125 تا 1250 دوردر دقيقه استفاده مي شود .
براي پوليش كردن فلز روي ، سطح سنباده را با شمع لغزان تر و مسطح تر مي كنند چون روي بسيار نرم است و در غير اينصورت ايجاد اشكال ميكند . همانطور كه گفته شد پس از پوليش بر روي ديسك نمدي قطعه را به ديسك ديگري كه با مخمل پوشانده شده و از خمير الماس به عنوان ماده ساينده و الكل به عنوان روان ساز استفاده مي كند ، منتقل كرده و به اين ترتيب سطح نهايي قطعه بسيار براق و عاري از هر گونه خراش خواهد شد . خمير الماس امروزه كاربرد وسيعي به عنوان يك ماده پوليش كننده پيدا كرده است . اندازه ذرات خمير الماس به صورت 25/0 ، 8/0 ، 1، 3،6 و15 ميكرون مي باشد. معمولاًَ از خمير الماسي با ذرات 1 ميكرون استفاده ميشود اما اگر از كلاسهاي 3 تا 6 ميكرون استفاده كنيم زمان كلي صيقل كاري كاهش خواهد يافت .
اغلب بهتر است براي خمير الماس از يك روان ساز مناسب استفاده شود زيرا گذشته از آنكه خود خمير بايد محتوي مواد تميز كننده اي باشد كه باعث آزاد ماندن ذرات الماس و بالا بردن قدرت برش آنها شود ، بايد به نگهداري مخمل روكش ديسك هم توجه داشت و اين ماده روان ساز باعث محافظت اين روكش مخملي شده و عمر آن را بالا مي برد . در اين مرحله نمونه را در تماس با سطح پوليش كننده قرار داده و از اعمال فشار زياد خودداري كنيد . در طي عمليات پوليش كردن نمونه را بايد حول ديسك پوليش حركت داد تا يك سطح پوليش يكنواخت به دست آيد . اگرچه خمير الماس در اغلب آزمايشات اساسي ، سطح رضايت بخشي ايجاد مي كند ، اما در برخي آزمايشات كه كيفيت سطحي بسيار بالائي مورد لزوم است احتياج به ماده پوليش كننده ريزتري داريم . براي اين منظور از خمير آبكي منيزيم ريز يا سوسپانسيون آبكي آلوميناي ريز ميتوان استفاده كرد . گاهي اوقات هم بهتر است از محلولي كه شامل مقدار كمي محلول اچ مناسب در آب باشد استفاده كنيم . شكل 7-1 شمايي از يك دستگاه پوليش مكانيكي را كه مجهز به نمونه گير مخصوص انجام عمليات به طريق اتوماتيك نيز مي باشد ، نمايش مي دهد .

شكل 7-1 شمايي از يك دستگاه پوليش مكانيكي
الف – دستگاه پوليش با دو ديسك

شكل 7-1 – ب ، نحوه قرار دادن نمونه
بر روي ديسك بصورت دستي

شكل 7-1-ج ، دستگاه پوليش مكانيكي مجهز به نمونه گير براي پوليش و سنباده زني اتوماتيك نمونه هاي متالوگرافي

4-2-1- اچ كردن
اچ كردن عبارت است از خورندگي سطح فلز به وسيله يك ماده خورنده كه معمولاًَ نوعي اسيد است .
بعضي از فلزات بدون اچ كردن تا حدودي ساختمان خود را نشان مي دهند ، ( مانند چدن هاي
خاكستري و يا گرافيت كروي كه بدون اچ كردن گرافيتهايشان مشخص مي شود ) .
هنگام اچ كردن مرز دانه ها و مناطق پرانرژي سطح خورده شده و دانه بندي قطعه كار مشخص مي شود . همچنين دانه ها و فازهاي مختلف ماده در مقابل مواد خورنده با شدتهاي متفاوتي خورده شده و اين خود موجب تشخيص آنها از يكديگر مي گردد ( شكل 9-1 ) .
بطور كلي علل تشخيص دانه ها و فازهاي مختلف بر روي سطح اچ شده نمونه را مي توان به صورت زير طبقه بندي نمود :
1) اگر يك فلز خالص را كه داراي دانه هاي همگني مي باشد را اچ كنيم مرز دانه ها به صورت خطوط مشبك تيره رنگي آشكار مي شود در بعضي مواضع دانه ها به طور متفاوتي اچ مي شوند زيرا دانه هاي مختلف سطح قطعه را در صفحات كريستالوگرافي متفاوتي با فعاليتهاي شيميايي مختلف قطع مي كنند در نتيجه بعضي دانه ها تقريباًَ با محلول اچ تماس كمتري حاصل كرده و روشن تر باقي مي مانند در صورتي كه بقيه دانه ها به شدت بيشتري خرده شده و تيره ميگردند ، و همين اختلاف در شدت خرده شدن دانه هاي مختلف باعث تشخيص آنها از يكديگر مي گردد .
2) درمورد فلزاتي كه متشكل از فازهاي مختلفي مي باشند مسئله قدري فرق دارد . در اين جا اجزاء مختلف تشكيل دهنده يك فلز غير همگن با شدتهاي مختلفي اچ مي شوند كه اين به واسطه يكسان نبودن حلالت فازهاي مختلف تشكيل دهنده يك فلز در محلول اچ مي باشد . مثلاًَ فولادي را در نظر بگيريد كه داراي دو فاز فريت و سمنتيت است . حال اگر اين فولاد را اچ كرده و در زير ميكروسكوپ مشاهده كنيم خواهيم ديد كه فريت بيشتر از سمنتيت خورده شده است و كريستال هاي فريت در مرز با سمنتيت، تيره تر خواهد بود .
3) در هر نمونه يك سري عيوب ، نابجايي و مرز دانه وجود دارد كه اينها مواضع پر انرژئي مي باشند و در صورت تماس اين مناطق با محلول اچ يا هر محلول خورنده ديگري ، مواضع فوق به شدت خورده شده و زودتر از مناطق ديگر واكنش نشان مي دهند و در نتيجه اگر نمونه اي را اچ كرده ودر زير ميكروسكوپ بررسي كنيم ، مشاهده خواهيم كرد كه ، در مواضع تجمع انرژي مانند مرز دانه ها ، محل برخورد نابجائيها با سطح نمونه و غيره فلز با شدت بيشتري خورده شده و اين مناطق در زير ميكروسكوپ به صورت مواضع تيره تر به چشم مي خورند . نكته اي كه بايد بدان توجه داشت اين است كه با اچ كردن عميق نمونه با اشكالي به نام ETCHIN مواجه خواهيم شد كه موقعيت كريستالو گرافي دانه ها را مشخص مي سازد .
عمليات اچ كردن نيز به دوروش شيميايي و و الكتروليتي صورت مي گيرد :
1-4-2-1 اچ شيميايي :
هدف از انجام اچ شيميايي ظاهر كردن فازهاي مختلف تشكيل دهنده نمونه مي باشد . گاهي اوقات اچ شيميايي براي نشان دادن نا هماهنگي هاي ساختماني ، تصوير فازهاي تشكيل دهنده ، نقايص سطحي و غيره به كار مي رود .
بجز در برخي موارد معين عمل اچ كردن اغلب به روش غوطه وري صورت مي گيرد . نمونه بايد از طرف سطح پوليش شده به داخل محلول اچ غوطه ور شده و در طي مدت اچ كردن به آرامي در داخل محلول حركت داده شود . در طي اين مدت نبايد نمونه را با انبر گرفت .
روش مناسبي براي تعيين زمان اچ كردن آن است كه طي عمل مرتباًَ نمونه را بررسي كرده و هر وقت ساختمان دانه بندي فلز آشكار شد ( و سطح نمونه براقيت اوليه خود را از دست داد ) فوراًَ عمليات اچ كردن رامتوقف نمود . با مشاهده سطح نمونه در زير ميكروسكوپ مي توان تشخيص داد كه آيا زمان اچ كردن كافي بوده است يا خير . در صورتي كه جزئيات مورد لزوم بر روي سطح قطعه آشكار نشده باشد بايد عمليات اچ كردن بعدي بر روي آن صورت گيرد .
قبل از قرار دادن نمونه در زير ميكروسكوپ بايد مطمئن شويد كه نمونه كاملاًَ خشك بوده و هيچگونه رطوبت ، الكل يا استوني بر سطح آن باقي نمانده است . بايد توجه داشت كه سطح اچ شده نمونه را نبايد با پارچه يا حوله هاي آزمايشگاهي پاك كرد . فلزات و آلياژهاي نرم نسبت به تغيير شكل هاي سطحي كه بواسطه عدم دقت در كارهاي دستي صورت مي گيرد بسيار حساس بوده و بعلاوه در فلزات خيلي نرم كه نقطه ذوب خيلي پائيني دارند لايه هاي تغير شكل يافته تحت تبلور مجدد قرار گرفته و در نتيجه ساختمان واقعي فلز در زير لايه اي از كريستالهاي جديد پنهان ميگردد . بهترين راه براي خشك كردن نمونه ها استفاده از دستگاههاي خشك كن مخصوصي است .
در صورت بروز هرگونه اشكال و خرابي سطح نمونه ،لازم است كه سطح نمونه را مجدداًَ پوليش و اچ نمائيم .

طرز اچ كردن : نمونه زا به مدت چند ثانيه در محلول غوطه ور سازيد تا زماني كه سطح آن تا اندازه اي تيره گردد . بعد از خشك كردن نمونه سطح آن نبايد با هيچ چيزي تماس پيدا كند .

​

 

[reza_1364]

جلسه بعدی عیوب و انواع عیوب

 

[reza_1364]

عیوب کریستالی:

1-عیوب بدون بعد(عیوب نقطه ای)2-عیوب یک بعدی(عیوب خطی)3-عیوب دو بعدی(عیوب سطحی)4-عیوب سه بعدی (عیوب حجمی)
1-عیوب بدون بعد:1-جاهای خالی2-اتم اضافی3-عیب شوتکی4-عیب فرنکل
1-جاهای خالی:عیب ذاتی در بلورها است و تنها در صفر مطلق است که بلور فاقد جای خالی می باش.را بطه ی آن:
Nve=No E xp(-Qv/RT)
Qv=انرژِ اکتیواسیون برای تشکیل یک مول جاهای خالی در بلور
R=ثا بت جهانی گازها
No=تعداد کل اتمها
Nve=تعداد تعادلی جاهای خالی
T=دما برحسب کلوین
E=بار الکترونی
هر چه دما بلاتر می رود تعداد جاهای خالی بیشتر می شود.
در فلزات هرچه تعداد جاهای خالی بشترباشد مقاومت آنهم افزایش پیدا می کند

2-اتم اضافی: 1-اتم اضافی بین نشین2-اتم اضافی جانشین

3-عیب شوتکی :یعنی آنیون یا کاتیون از جای خود خارج شده وباعث ایجاد جای خالی در بلور می شود و خود روی آرایش کلی قرار می گیرد

4-عیب فرنکل:آنیون یا کاتیون از جای خود خارج شده و خود بین نشین می شود

2-عیوب یک بعدی:1- نابجایی لبه ای:نا بجایی لبه ای به دلیل یک نیم صفحه ی اضافی در بلور ایجاد می شود آخرین ردیف اتمی در نیم صفحه ی اضافی که مجاور صفحه ی لغزش است را خط نایجایی گویند.صفحه ی لغزش در نابجایی لبه ای منحصر بفرد است و بردار برگرز عمود بر خط نابجایی است

2-نابجایی پیچی:خط نابجایی از صفحات مختلفی می گذرد و با بردار برگرز موازی است .صفحه ی لغزش در این نابجایی متعدد است
3-عیوب دو بعدی :1- مرز دانه:فصل مشترک بین دانه های تشکیل دهنده ی یک بلور

2-مرز دو قلویی:حرکت صفحاتی از اتمهای شبکه است که به موازات صفحه ی مخصوص دو قلویی انجام می گیرد به طوریکه شبکه بلوری با این عمل به دو قسمت متقارن و با جهت های متفا وت تقسیم می شود

3-نقص در چیده شدن صفحات اتمی :یعنی ممکن است که یک صفحه اتمی بصورت کامل حذف شود یا قسمتی از آن صفحه حذف شود که در هر دو صورت باعث بی نظمی در آرایش بلور می شود

4-عیوب سه بعدی:عیوب ناشی از ریخته گری-حفره-ناشی از جوشکاری و در کل عیوبی که ناشی از عملیات بر روی قطعه می باشد

نکته:::تمام عیوب باعث افزایش انرژی سیستم می شوند به جز جای خالی

 

[reza_1364]

عیوب نقطه ای:

عیوب خطی:

نابه جایی ها

 

[reza_1364]

Crystalline Defects The ideal crystal has an infinite 3D repetition of identical units, which may be atoms or molecules.
Real crystals are limited in size, and they have some disorder in stacking which are called defects.
Point Defects
A Point Defect involves a single atom change to the normal crystal array.
There are three major types of point defect: Vacancies, Interstitials and Impurities.
They may be built-in with the original crystal growth, or activated by heat.
They may be the result of radiation, or electric current etc, etc.
Vacancies
A Vacancy is the absence of an atom from a site normally occupied in the lattice.

Interstitials
An Interstitial is an atom on a non-lattice site.
There needs to be enough room for it, so this type of defect occurs in open covalent structures, or metallic structures with large atoms.

Impurities
An Impurity is the substitution of a regular lattice atom with an atom that does not normally occupy that site.
The atom may come from within the crystal, (e.g. a Chlorine atom on a Sodium site in a NaCl crystal) or from the addition of impurities.

The concentration of point defects in a crystal is typically between 0.1% and 1% of the atomic sites, however extremely pure materials can now be grown.
The concentrations and movement of point defects in a solid are very important in controlling colour and deformation.
Line Defects

Dislocation
A Dislocation is a line discontinuity in the regular crystal structure.
There are two basic types: Edge dislocations, and Screw dislocations.
•An Edge dislocation in a Metal may be regarded as the insertion (or removal) of an extra half plane of atoms in the crystal structure.

In Ionic and Covalent solids edge dislocations involve extra half planes of unit cells.

The regions surrounding the dislocation line are made of essentially perfect crystal.
The only severe disruption to the crystal structure occurs along the dislocation line (perpendicular to the page).
Note that perpendicular to the page, the line may step up or down. These steps are known as jogs.
•A Screw Dislocation changes the character of the atom planes.
The atom planes no longer exist separately from each other.
They form a single surface, like a screw thread, which "spirals" from one end of the crystal to the other.
(It is actually a helical structure because it winds up in 3D, not like a spiral that is flat.)

In the average crystal structure, there are ~1012 m of dislocation lines per m3 of crystal.
Combinations of edge and screw dislocations are often formed as edge dislocations can be formed by branching off a screw dislocation.

Planar Defects
A Planar Defect is a discontinuity of the perfect crystal structure across a plane.
Grain Boundaries
A Grain Boundary is a general planar defect that separates regions of different crystalline orientation (i.e. grains) within a polycrystalline solid.

The atoms in the grain boundary will not be in perfect crystalline arrangement.
Grain boundaries are usually the result of uneven growth when the solid is crystallising.
Grain sizes vary from 1 µm to 1 mm.

Tilt Boundaries
A Tilt Boundary, between two slightly mis-aligned grains appears as an array of edge dislocations.

Twin Boundaries
A Twin Boundary happens when the crystals on either side of a plane are mirror images of each other.
The boundary between the twinned crystals will be a single plane of atoms.
There is no region of disorder and the boundary atoms can be viewed as belonging to the crystal structures of both twins

Twins are either grown-in during crystallisation, or the result of mechanical or thermal work.
Microcracks
A Microcrack occurs where internal broken bonds create new surfaces.

They are about 10 µm in size and there is a tendancy to form on the surface of a solid rather than in the bulk.
They also form at grain boundaries and other regions of disorder.
The region across which the bonds are broken is known as the separation plane.
Microcracks are formed when there is abrasion (or impacts) with dust particles.
They are important in determining how, and where, a solid may fracture.
When a crystal has more than one type of atom, there will be Chemical as well as Physical disorder in the grain-boundaries.
Volume Defects
Volume defects are Voids, i.e. the absence of a number of atoms to form internal surfaces in the crystal.
They have similar properties to microcracks because of the broken bonds at the surface.
Amorphous materials and Polymers
Since they are not just distortions from a perfect crystal structure, Microcracks and Voids can exist in both Crystalline and Amorphous solids.
Polymers can have partly crystalline regions so may also have all of these kinds of defects.
Summarising:
Microscopic defects can occur in crystals, amorphous solids and polymers.
In crystals there are:
Point defects (Vacancies, Interstitials, Impurities),
Line defects (Edge and Screw Dislocations),
Planar defects (Grain boundaries, Microcracks) and
Volume defects (Voids).
Microcracks and Voids occur in Amorphous materials.
Polymers can have partly crystalline regions so can have all of these defects.

​

 

[reza_1364]

جلسه بعدی دلایل عدم حرکت نابجایی ها

 

[Neverhood]

در رابطه با TEM درست گفتی شایعست چون 3 تا (تا اونجایی که میدونم ) داریم که یکیش تو دانشگاه آزاد علوم و تحقیقاته که نمونه سازی انجام نمیشه اما خوده دستگاه سالمه !!!

 

[GILMARD]

واقعا عالی بود دستت درد نکنه

 

[samaanik]

HELP

HELP

سلام دوستان
من امسال تصمیم دارم کنکور نانو شرکت کنم،می خواستم راجع به بخشهایی از خواص مکانیکی دیتر و فیزیکی ریدهیل که حذفه یا از اهمیت کمتری برخوردار هست رو بهم معرفی کنید؟
همینطور راجع به شیمی که به نظرتون از معدنی بیشتر سوال میاد یا آلی؟
پیشاپیش از کمک و راهنماییتون ممنونم

 

[mellody]

اینا جزء درسای بیومتریال هم هست؟

کاش بچه های بیومتریال هم به پایه ای یه شماها بودن.....افســـــــســــــســــــــــوس

بچه ها ممنون

 

[sh_317]

Crystalline Defects The ideal crystal has an infinite 3D repetition of identical units, which may be atoms or molecules.
Real crystals are limited in size, and they have some disorder in stacking which are called defects.
Point Defects
A Point Defect involves a single atom change to the normal crystal array.
There are three major types of point defect: Vacancies, Interstitials and Impurities.
They may be built-in with the original crystal growth, or activated by heat.
They may be the result of radiation, or electric current etc, etc.
Vacancies
A Vacancy is the absence of an atom from a site normally occupied in the lattice.

Interstitials
An Interstitial is an atom on a non-lattice site.
There needs to be enough room for it, so this type of defect occurs in open covalent structures, or metallic structures with large atoms.

Impurities
An Impurity is the substitution of a regular lattice atom with an atom that does not normally occupy that site.
The atom may come from within the crystal, (e.g. a Chlorine atom on a Sodium site in a NaCl crystal) or from the addition of impurities.

The concentration of point defects in a crystal is typically between 0.1% and 1% of the atomic sites, however extremely pure materials can now be grown.
The concentrations and movement of point defects in a solid are very important in controlling colour and deformation.
Line Defects

Dislocation
A Dislocation is a line discontinuity in the regular crystal structure.
There are two basic types: Edge dislocations, and Screw dislocations.
•An Edge dislocation in a Metal may be regarded as the insertion (or removal) of an extra half plane of atoms in the crystal structure.

In Ionic and Covalent solids edge dislocations involve extra half planes of unit cells.

The regions surrounding the dislocation line are made of essentially perfect crystal.
The only severe disruption to the crystal structure occurs along the dislocation line (perpendicular to the page).
Note that perpendicular to the page, the line may step up or down. These steps are known as jogs.
•A Screw Dislocation changes the character of the atom planes.
The atom planes no longer exist separately from each other.
They form a single surface, like a screw thread, which "spirals" from one end of the crystal to the other.
(It is actually a helical structure because it winds up in 3D, not like a spiral that is flat.)

In the average crystal structure, there are ~1012 m of dislocation lines per m3 of crystal.
Combinations of edge and screw dislocations are often formed as edge dislocations can be formed by branching off a screw dislocation.

Planar Defects
A Planar Defect is a discontinuity of the perfect crystal structure across a plane.
Grain Boundaries
A Grain Boundary is a general planar defect that separates regions of different crystalline orientation (i.e. grains) within a polycrystalline solid.

The atoms in the grain boundary will not be in perfect crystalline arrangement.
Grain boundaries are usually the result of uneven growth when the solid is crystallising.
Grain sizes vary from 1 µm to 1 mm.

Tilt Boundaries
A Tilt Boundary, between two slightly mis-aligned grains appears as an array of edge dislocations.

Twin Boundaries
A Twin Boundary happens when the crystals on either side of a plane are mirror images of each other.
The boundary between the twinned crystals will be a single plane of atoms.
There is no region of disorder and the boundary atoms can be viewed as belonging to the crystal structures of both twins

Twins are either grown-in during crystallisation, or the result of mechanical or thermal work.
Microcracks
A Microcrack occurs where internal broken bonds create new surfaces.

They are about 10 µm in size and there is a tendancy to form on the surface of a solid rather than in the bulk.
They also form at grain boundaries and other regions of disorder.
The region across which the bonds are broken is known as the separation plane.
Microcracks are formed when there is abrasion (or impacts) with dust particles.
They are important in determining how, and where, a solid may fracture.
When a crystal has more than one type of atom, there will be Chemical as well as Physical disorder in the grain-boundaries.
Volume Defects
Volume defects are Voids, i.e. the absence of a number of atoms to form internal surfaces in the crystal.
They have similar properties to microcracks because of the broken bonds at the surface.
Amorphous materials and Polymers
Since they are not just distortions from a perfect crystal structure, Microcracks and Voids can exist in both Crystalline and Amorphous solids.
Polymers can have partly crystalline regions so may also have all of these kinds of defects.
Summarising:
Microscopic defects can occur in crystals, amorphous solids and polymers.
In crystals there are:
Point defects (Vacancies, Interstitials, Impurities),
Line defects (Edge and Screw Dislocations),
Planar defects (Grain boundaries, Microcracks) and
Volume defects (Voids).
Microcracks and Voids occur in Amorphous materials.
Polymers can have partly crystalline regions so can have all of these defects.

دستت درد نکته
فقط خیلی زیاد بود
کمتر باشه مشتری پسندتره

 

[nano.gemini]

اصول علم و مهندسی مواد

اصول علم و مهندسی مواد

سلام به همه ی مهندسای خیلی خیلی عزیز باشگاه.
من می خوام از این به بعد کتاب "اصول علم و مهندسی مواد" نوشته ی "ویلیام اف اسمیت" ترجمه "پرفوسور کیانوش" رو از اول بخونم. تصمیم گرفتم یه خلاصه از چیزایی که هر روز می خونم رو تو سایت هم بنویسم. از اول و پایه. فکر کنم می تونه مفید باشه. از همه ی دوستان خواهش می کنم اگه جاییش ناقص یا اشتباه بود کامل و تصحیح کنند که یه مجموعه ی کامل، مفید و منسجم داشته باشیم.
فقط خواهش می کنم همونطور که آقا رضام گفتن از نقل قول ها و پست های تشکر و سؤال اینجا خودداری کنید تا نظم مطالب بهم نریزه و فقط یه سری مطلب آموزشیه پشت سر هم داشته باشیم.
مرسی.

 

[nano.gemini]

اصول علم و مهندسی مواد : فصل اول : مقدمه

اصول علم و مهندسی مواد : فصل اول : مقدمه

انواع مواد ( خیلی ساده و جمع و جور ) :
1. مواد فلزی
2. مواد پلیمری
3. مواد سرامیکی
4.مواد مرکب (کامپوزیت ها)
5. مواد الکترونیکی
البته دو تای آخر جزو دسته بندی اصلی نیست ولی از اونجایی که خیلی مهم و پراستفاده اند یه توضیح هایی راجع بهشون می دیم.

 

[nano.gemini]

اصول علم و مهنسی مواد : فصل اول : مقدمه : مواد فلزی

اصول علم و مهنسی مواد : فصل اول : مقدمه : مواد فلزی

غیر آلی
از یک یا چند عنصر فلزی تشکیل شده اند
ممکنه دارای یه مقدار عناصر غیر فلزی هم باشند، از جمله C, O, N
ساختمان بلوری دارند یعنی با ترتیب و ساختار منظم کنار هم قرار گرفته اند ( راجع به ساختار بلوری مواد تو فصل3 ، ساختمان های بلوری و هندسه ی بلوری یا همون کریستالوگرافی ، مفصّل صحبت می کنیم )
رسانای الکتریکی و حرارتی هستند.
پر استحکام و انعطاف پذیرند. حتی بعضی هاشون تو دماهای بالام استحکامشونو خیلی خوب حفظ می کنند.
=====> آلیاژهای فلزی بکار رفته توی موتور باید استحکام خودشونو توی دما و فشار بالا حفظ کنند و مقاوم باشند، مثلاً با استفاده از آلیازهای با پایه ی نیکل
=====> آخرین پیشرفت ها در زمینه ی افزایش کارایی موتورهای توربینی مربوط به پیدایش مواد مرکب با زمینه ی سرامیکی (که بعداً راجع بهش صحبت می کنیم) و مواد مرکب با زمینه ی فلزی کربن - کربن می باشند.

مواد فلزی:
1. فلزات و آلیاژهای آهنی --------> درصد بالایی کرب دارند ---------> مثل فولادها و چدن ها
2. فلزات و آلیاژهای غیر آهنی ---------> یا آهن ندارند یا درصد نسبی آهن آن ها خیلی کمه

 

[nano.gemini]

اصول علم مهندسی مواد : فصل اول : مقدمه : مواد پلیمری (پلاستیکی)

اصول علم مهندسی مواد : فصل اول : مقدمه : مواد پلیمری (پلاستیکی)

آلی
تشکیل شده از از شبکه ها یا زنجیرهای طویل آلی ( حاوی کربن )
غیر بلوری ( البته بعضی هاشون هم نواحی بلوری و هم نواحی غیر بلوری دارند )
استحکام و شکل پذیریشون خیلی متفاوته و بستگی به نوع پلیمر تغییر می کنند.
رسانای الکتریکی ضعیفی هستند =====> بعضی هاشون عایق الکتریکی اند
چگالیشون کمه
دمای نرم شوندگی و تجزیه ی نسبتاً پایینی دارند
شامل عناصری با وزن کم ، از جمله کربن ، اکسیژن ، هیدروژن ، نیتروژن هستند

دو نمونه از پلیمرها:

پلی اتیلن ( poly ethylene )

کلرید پلی وینیل PVC
(polyvinyl chloride)i

​

 

[nano.gemini]

اصول علم و مهندسی مواد : فصل اول : مواد سرامیکی

اصول علم و مهندسی مواد : فصل اول : مواد سرامیکی

غیر آلی ( معدنی ) =====> عناصر فلزی و غیر فلزی با هم ترکیب شده اند که بین آن ها پیوند شیمیایی برقرار است
بلوری ، غیر بلوری ، یا ترکیبی از هر دو ( بخش هایی از ماده بلوری و بخش هاییش غیر بلوری می شه )
اکثراً سختی بالا و استحکام دما بالای زیادی دارند =====> شکنندگی مکانیکی ، مقاومت گرمایی بالا ، مقاومت سایشی خوب ، خواص عایقی مناسب
----------> عایق بودن بسیاری از سرامیک ها + مقاومت بالای حرارتی و سایشی =====> در کوره های ذوب فلزات دما بالا مثل فولاد ازشون استفاده می شه
( نمی دونید فولاد چیه؟؟؟ اشکال نداره ، فصل 5 اونر به بعد و که می نویسم پدرتون درمیاد، اونوقت خوب می گیرید چین!!! )
سبک اند
انعطاف پذیری پایین یا انعطاف ناپذیری =====> سریع در برابر ضربه صدمه می بینند

یه کاربرد دیگه --------> کاشی های سرامیکی در سفینه های فضایی --------> چون عایق حرارتی اند ساختمان درونی آلومینیومی سفینه را در حین ورود و خروج از جو از نظر حرارتی محافظت می کنند.

ceramic Space Shuttle tiles
​

آلومین ( آلومینیوم اکسید ) ، نیتریدها ، کاربیدها ، اکسیدها ، فرآورده های رسی ، شیشه ها --------> سرامیک

 

[nano.gemini]

اصول علم و مهنسی مواد : فصل اول : مقدمه : مواد الکترونیکی

اصول علم و مهنسی مواد : فصل اول : مقدمه : مواد الکترونیکی

تو قسمت مقدمه چیزه زیادی راجع بهشون ننوشته. تو فصلای بعد راجع بهشون می حرفیم.
فقط اینکه :
مهمترین ماده ی الکترونیکی -------> سیلسیم خالص است که البته خصوصیات الکتریکیش رو با کلی روش بهبود می دن.

​

آرسنید گالیم هم یک ماده ی الکترونیکیه.

 

[nano.gemini]

اصول علم و مهنسی مواد : فصل اول : مقدمه : مواد مرکب

اصول علم و مهنسی مواد : فصل اول : مقدمه : مواد مرکب

دوستانی که در این مورد اطلاعاتی دارند خواهشن رو کنند چون چیزی ازش نمی دونم، منتظر پست من راجع به کامپوزیت ها نباشید فعلاً تازه دارم مطالعه می کنم!!!

 

[nano.gemini]

دوستانی که در این مورد اطلاعاتی دارند خواهشن رو کنند چون چیزی ازش نمی دونم، منتظر پست من راجع به کامپوزیت ها نباشید فعلاً تازه دارم مطالعه می کنم!!!

یه حسه غریبی بهم میگه کار کاره خودمهههههههههههه!!!
از این جماعته سال بالایی هیچی واسه آدم در نمیااااااااااااد!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
(واسه همینه که یه ضرب المثل معروفی هست که می گه:
سال بالایی واسه آدم معلم نمیشه، باجناقم فامیل نمیشههههههه)
بعلههههههههههههههههههه

برم بخونم، 2باره بیام بنویسم اینجا

​