87
Unit Cell lattice point Unit cells in 3 dimensions At lattice points: Atoms Molecules Ions دمه ق م دمه ق م

Unit Cell

Embed Size (px)

DESCRIPTION

lattice point. Unit cells in 3 dimensions. Unit Cell. مقدمه. At lattice points: Atoms Molecules Ions. مقدمه. شبکه های واحد (Unit Cells) هفت گانه. مقدمه. انواع شبکه های کریستالی. مقدمه. شبکه های کریستالی مهم. body-centered cubic. face-centered cubic. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Unit Cell

Unit Cell

latticepoint

Unit cells in 3 dimensions

At lattice points:

• Atoms

• Molecules

• Ions

مقدمهمقدمه

Page 2: Unit Cell

واحد های Unit)شبکهCells) گانه هفت

مقدمهمقدمه

Page 3: Unit Cell

های شبکه انواعکریستالی

مقدمهمقدمه

Page 4: Unit Cell

مشترک وجه هر اتمواحد 2بین سلول

های شبکهمهم کریستالی

بین مشترک راس هر اتمواحد 8 سلول

body-centered cubicface-centered cubic

مقدمهمقدمه

Page 5: Unit Cell

:مثالهاCr, Mo, V, Feα

مرکز مکعب کریستالی شبکه( BCC)پر

0.68? = VV = APF

cell unit

atomsBCC

اتمی فشردگی فاکتور

مقدمهمقدمه

Page 6: Unit Cell

:مثالهاNi, Cu, Mn, Feγ

وجوه مکعب کریستالی شبکهپر (FCC)مرکز

0.74? = VV = APF

cell unit

atomsFCC

اتمی فشردگی فاکتور

مقدمهمقدمه

Page 7: Unit Cell

هگزاگونال کریستالی شبکه(HCP)فشرده

:مثالهاMg, Be, Zr, α-Ti

0.74? = VV = APF

cell unit

atomsHCP

اتمی فشردگی فاکتور

مقدمهمقدمه

Page 8: Unit Cell

و اتمی شعاع بین ارتباطیال طول

شبکه مکعب مرکز پر

)BCC(

شبکه مکعب وجوه )FCC( مرکز پر

مقدمهمقدمه

Page 9: Unit Cell

شدن سرد منحنیهایدیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Liquid Phase

Latent Heat of Fusion

Solid Phase )Final(

Tm )Melting Point(

Local Solidification Time

Solid Phase )Initial(

Liquid + Solid

Liquid Phase

Local Solidification Time

Freezing Range

TL )Liquidus(

TS )Solidus(

Temperature

Temperature

Time

Time

Page 10: Unit Cell

شدن سرد منحنیهای

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 11: Unit Cell

شدن سرد منحنیهای

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 12: Unit Cell

ریختگی قطعات ساختار ریختگی ریز قطعات ساختار ریزدیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 13: Unit Cell

Temperatur

eTemperature

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 14: Unit Cell

1کسر وزنی فاز = (C2 - C) / (C2 - C1)

2کسر وزنی فاز = (C - C1) / (C2 - C1).

اهرم قانوندیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 15: Unit Cell

اهرم قانون

Co WLCL WC

WL W 1

RR S

W Co CLC CL

SR SWL C Co

C CL

RR S

SR SWL C Co

C CL

CoR S

WWL

CL C

wt% Ni20

1200

1300

T(°C)

L (liquid)

(solid)

30 40 50

TA A

DTD

TBB

tie line

433532CoCL C

R S

Wt%

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 16: Unit Cell

فازی دیاگرام کاربرد

نقطه حاصل aدر زیر اطالعاتشود می

X=36%B

L2=72%B

S2=18%BWs

massbyamountphaseSolid %67.66%10018723672

Wl

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 17: Unit Cell

با جزیی دو دیاگرامدر کامل حاللت

جامد و مذاب حالت

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 18: Unit Cell

محدود حاللت با جزیی دو دیاگرام) یوتکتیک ) جامد حالت در

liquidus

solvus

solidus

I II

I, IIآلیاژهای

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 19: Unit Cell

فازها مقدار سیستم) محاسبهمحدود ( حاللیت با جزیی دو

C = 65 weight% B

A

B

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 20: Unit Cell

فازها مقدار سیستم) محاسبهمحدود ( حاللیت با جزیی دو

C = 65 weight% BA B

β

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 21: Unit Cell

فازها مقدار سیستم) محاسبهمحدود ( حاللیت با جزیی دو

C = 65 weight% BA B

20) = 58 - 92) / (58 - 65( = کسر جامد weight%

80) = 58 - 92) / (65 - 92(= کسر مذاب weight%

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 22: Unit Cell

فازها مقدار سیستم) محاسبهمحدود ( حاللیت با جزیی دو

C = 65 weight% B

A B

44) = 48 - 87) / (48 - 65( = کسر جامد weight%

56= 44-100= کسر مذاب weight%

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 23: Unit Cell

فازها مقدار محاسبهبا) جزیی دو سیستم

محدود ( حاللیت

A B

α = (91 - 65) / (91 - 9) = 32کسر جامد اول weight%.β= (65 - 9) / (91 - 9) = 68 weightکسر جامد دوم %

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

C = 65 weight% B

Page 24: Unit Cell

با جزیی دو دیاگرامحالت در جزیی حاللت

( Pb-Snیوتکتیک)جامد

A BE

Cooling/Solidification of eutectic

L α+ β (lamellae)

Temperature

(oC)

CompositionPb 20 40 60 80 Sn

100

200

300

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 25: Unit Cell

جزیی حاللت با جزیی دو دیاگرامجامد حالت ( Cu-Znپریتکتیک)در

δ + L εcool

heatPeritectic reaction )P(

δ γ + εcool

heatEutectoid reaction )E(

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 26: Unit Cell

در جزیی حاللت با جزیی دو دیاگرامجامد ( Al-Mgپریتکتیک)حالت

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 27: Unit Cell

جزیی دو دیاگرامهای انواعحالت در جزیی حاللت با

جامد

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 28: Unit Cell

جزیی سه دیاگرامهایدیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 29: Unit Cell

جزیی سه دیاگرامهایدیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 30: Unit Cell

جزیی سه دیاگرامهایدیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 31: Unit Cell

• 1.   60% A | 20% B | 20% C = 100%

• 2.   25% A | 40% B | 35% C = 100%

• 3.   10% A | 70% B | 20% C = 100%

• 4.   0.0% A | 25% B | 75% C = 100%

جزیی سه دیاگرامهایدیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 32: Unit Cell

5.   ? % A | ? % B | ? % C = 100%

6.   ? % A | ? % B | ? % C = 100%

7.   ? % A | ? % B | ? % C = 100%

8.   ? % A | ? % B | ? % C = 100%

جزیی سه دیاگرامهایدیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 33: Unit Cell

Stainless steel phase diagram at 900 degrees Celsius

جزیی سه دیاگرامهایدیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Page 34: Unit Cell

مواد مهندسیمواد مهندسی

Page 35: Unit Cell

کربن - آهن دیاگرامدیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Peritectic L +

Eutectic L + Fe3C

Eutectoid + Fe3C

1148 oC

727 oC

1490 oC

+

% C )by weight(

O C O F1600

1400

1200

1000

800

600

4000 1 2 43 5 6 7

2800

2400

2000

1600

1200

800

+ Fe3C

+ Fe3C

+ Liquid

Liquid

Liquid + Fe3C

+

Tem

pera

ture

2.11 4.3

0.020.77

912o

727o

1148o

Page 36: Unit Cell

( C<0.1%آهن- )1

)C<1.5% )2%%> 0.1 (فوالد- 2

>6% )2%( C<4.5%)چدن - 3

آهنی آلیاژهایآلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

+

% C )by weight(

O C O F1600

1400

1200

1000

800

600

4000 1 2 43 5 6 7

2800

2400

2000

1600

1200

800

+ Fe3C

+ Fe3C

+ Liquid

Liquid

Liquid + Fe3C

+

Tem

pera

ture

2.11 4.3

0.020.77

912o

727o

1148o

Page 37: Unit Cell

Eutectoid steel

+ Fe3C Cooling

Heating

یوتکتوئید فوالد

Result: Pearlite = alternating layers of and Fe3C phases.

120m

• 2 important points

-Eutectic (A):

-Eutectoid (B): Fe3C

Fe3C

(cem

entit

e)

1600

1400

1200

1000

800

600

4000 1 2 3 4 5 6 6.7

L

austenite)+L

+Fe3C

+Fe3C

L+Fe3C

(Fe) Co, wt% C0.77 4.30

727°C = Teutectoid

1148°C

T(°C)

A

B

SR

R S

Fe3C (cementite-hard)(ferrite-soft)

C eut

ecto

id

+ Fe3C

Fe3C +

+

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

Page 38: Unit Cell

یوتکتوئید هیپو فوالد

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

Page 39: Unit Cell

یوتکتوئید هیپو فوالد

Pearlite

(Fe-C System)

Co

Fe3C

(cem

entit

e)

1600

1400

1200

1000

800

600

4000 1 2 3 4 5 6 6.7

L

austenite)+L

+Fe3C

+Fe3C

L+Fe3C

Co, wt% C0.77

727°C

1148°C

T(°C)

R S

r s

w =s/(r+s)w =(1-w)

w =S/(R+S)wFe3C =(1-w)

wpearlite = w

pearlite

100m Hypoeutectoid steel

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

Page 40: Unit Cell

یوتکتوئید هایپر فوالدآلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

Page 41: Unit Cell

یوتکتوئید هاپیر فوالد

Pearlite

Fe3C

Fe3C

(Fe-C System)

Co

Fe 3C

(cem

entit

e)1600

1400

1200

1000

800

600

4000 1 2 3 4 5 6 6.7

L

austenite)+L

+Fe3C

+Fe3C

L+Fe3C

Co, wt% C0.77

1148°C

T(°C)

R S

s

wFe3C =r/(r+s)w =(1-wFe3C)

w =S/(R+S)wFe3C =(1-w)

wpearlite = wpearlite

60m Hypereutectoid steel

r

Fe3C

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

Page 42: Unit Cell

یوتکتوئید هایپر فوالدآلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

0 1 2 43% 5 6 7

2800

2400

2000

1600

1200

800

+

% C )by weight(

O C O F1600

1400

1200

1000

800

600

400

+ Fe3C

+ Fe3C

+ Liquid

Liquid

Liquid + Fe3C

+

Tem

pera

ture

2.11 4.3

0.02

0.77

912o

727o

1148o

Liquid Austenite

TOTAL

1.4%C

0.8%

Page 43: Unit Cell

هاچدن ساختاردو( دیاگرام از استفاده

بله)

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

Page 44: Unit Cell

ساختار:Fe3C- پرلیت و فریت در زمینه 1Fe3Cمارتنزیت در زمینه - آستنیت/23 -M7C3 در زمینه مارتنزیت

سفید چدن

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

:خواص خیلی سخت، ترد و از مقاومت -

به سایش باال -BHN=350-600, TS=20-70Ksi

Page 45: Unit Cell

خواص- خواص مشابه چدن داکتیل و در موارد مشابه

با آن بکار می رود.استحکام باال و انعطاف پذیری خوب باعث -

رقابت آن با فوالد شده است

مالیبل چدنآلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

Page 46: Unit Cell

چدنخاکستری

عوامل موثر بر چدن خاکستری:این عوامل عبارنند از

کربن معادل -سرعت سردشدن -

عناصر آلیاژی -

: شیمیایی C, 1.0-3.0%Si and 0.4-1.0% Mn%4.0-2.5 ترکیب

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

Page 47: Unit Cell

چدنخاکستری

کربن معادلکربن معادل: بیان کننده قابلیت تولید گرافیت (اندازه و -

مقدار الیه های گرافیت)و یا مشخص کننده تاثیر عناصری نظیر کربن، سیلیسیم و -

CE (Carbon Equivalent) =C%+1/3(Si%+ P%)فسفر به صورت یک عدد

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

Page 48: Unit Cell

چدنخاکستری

30کالس در هر مقطع ریختگی30Ksi- حداقل استحکام

- افزایش استحکام و سختی به ازائ افزایش عناصر آلیاژی

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

Page 49: Unit Cell

چدنخاکستری

کاربرهای مهم چدن خاکستریبلوک سیلندر موتور خودرو -

درام ترمز، صفحات کالچ -- بستر ماشین االت

- قطعات کوره، قالبهای شمشها و شیشه

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

Page 50: Unit Cell

داکتیل چدن

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

Page 51: Unit Cell

داکتیل چدن

خواص مکانیکیProperties: Elongation = 2-18%yield strength = 40-90 ksi,Tensile strength =60-120 ksi

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

Page 52: Unit Cell

آلیاژهای غیر آلیاژهای غیر آهنیآهنی

مهم ترین آلیاژهای غیر آهنی صنعتی عبارتند از :

- آلیاژهای آلومینیم- آلیاژهای مس

- آلیاژهای منیزیم- آلیاژهای نیکل

- آلیاژهای تیتانیم

آلیاژهای آلومینیمآلومینیم به دو گروه زیر تقسیم می آلیاژهای

:شوند Wrought alloysالف- آلیاژهای کار مکانیکی شده

عملیات حرارتی پذیر(سختی - 1 - غیر قابل عملیات Heat treatable 2رسوبی)

ب- Non-heat treatableحرارتی Casting آلیاژهای ریختگی

alloys

Page 53: Unit Cell

مقایسه وزن مخصوص، استحکام و استحکام ویژه برخی از آلیاژهای صنعتی :

- آلیاژهای آلومینیم- آلیاژهای مس

- آلیاژهای منیزیم- آلیاژهای نیکل

- آلیاژهای تیتانیم

آلیاژهای غیر آلیاژهای غیر آهنیآهنی

Page 54: Unit Cell

آلومینیم آلیاژهایآلیاژهای غیر آلیاژهای غیر

آهنیآهنی

Page 55: Unit Cell

آلومینیم آلیاژهای

آلیاژهای غیر آلیاژهای غیر آهنیآهنی

Page 56: Unit Cell

تیتانیم آلیاژهای

آلیاژهای غیر آلیاژهای غیر آهنیآهنی

Page 57: Unit Cell

تیتانیم آلیاژهای

آلیاژهای غیر آلیاژهای غیر آهنیآهنی

Page 58: Unit Cell

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات مکانیکی دهی شکل

ناحیه روشهای شکل دهی در حالت جامدultimatetensile strength

Yield Strength

UTS

y

Strain ) (

Stre

ss )

F/A

(

Elastic Region

PlasticRegion

StrainHardening

Fracture

Slop

e=E

necking

Page 59: Unit Cell

مومسان شکل تغییر

نابجایی یک صفحه اتمی اضافی که تحت -تاثیر تنش برشی با انرژی کمی حرکت می

)ساده(نابجايي لبه ايکند

نابجايي پيچي

)ساده(نابجايي لبه اي

نابجايي پيچي

)ساده(نابجايي لبه اي

نابجايي پيچي

)ساده(نابجايي لبه اي

نابجايي پيچي

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

Page 60: Unit Cell

Movement of an Edge Dislocation

نابجایی تئوریخواص مکانیکی خواص مکانیکی

فلزاتفلزات

Page 61: Unit Cell

: دوقلویی

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

Page 62: Unit Cell

) - سختی- ) کرنش سختی Work-Hardeningکار

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

Page 63: Unit Cell

سنجی سختی و سختیسختی:

مقاومت در برابر فروروی، خراشیدگی و یا مقاومت در برابر تغییر شکل موضعی (فلزات)

:روشهای سختی سنجی Brinell Number Hardness (اندازه گیری قطر اثر)برنیل

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

Page 64: Unit Cell

سنجی سختی روشهای Vickers Number Hardness(اندازه گیری قطر اثر) ویکرز

Ø=136o- فرورونده یک هرم مربع القاعده با زاویه120Kg-1 - نیروی اعمالی

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

Page 65: Unit Cell

سنجی سختی روشهای Rockvell Number Hardness(اندازه گیری عمق اثر) راکوZل

و یک گوی فوالدی به C, Aمخروط الماسه برای روشهای - فرورونده یک ’’D=1/16قطر

C,B, A برای روشهای 150Kg, 100, 60- نیروی اعمالی به ترتیب

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

Page 66: Unit Cell

سنجی سختی روشهای Knoop Number Hardness(اندازه گیری عمق اثر) نوپ

مخروط الماسه کوچک برای اندازه گیری نمونه های نازک - فرورونده یک

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

Page 67: Unit Cell

سنجی سختی روشهای

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

Page 68: Unit Cell

شکست انرژی

Ductile

Brittle

Stre

ss

Strain

:- رفتار فلزات در آزمایش کشش1- نرم- تردد

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

Page 69: Unit Cell

ضربه آزمایش

Izod test

Charpy test

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

Page 70: Unit Cell

Temperature )°C(

Cha

rpy

Toug

hnes

s )J

ol(

BrittleBehavior

Ductile Behavior

Transition Temperature )DBTT(

ضربه آزمایش

:رفتار فلزات در آزمایش ضربه

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

Page 71: Unit Cell

ضربه آزمایش

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

Page 72: Unit Cell

ΔΔG = G = ΔΔGv + Gv + ΔΔGsGs

4/3 ΔHf л r3 + 4σsl л r2 =0

انجماد و ریزساختارانجماد و ریزساختار

Page 73: Unit Cell

• ΔG= 0 در شرایط بحرانی

0dr

Gdv

SL

Gr

2*2

v

SL

Gr

2*

2

3*hom 3

16

v

SL

GG

Homogeneous nucleation

انجماد و ریزساختارانجماد و ریزساختار73

Page 74: Unit Cell

انجماد و ریزساختارانجماد و ریزساختار

v

SL

HGTmr

2*

Page 75: Unit Cell

ΔΔTTscsc

r*

UndercoolingUndercooling

انجماد و ریزساختارانجماد و ریزساختار

Page 76: Unit Cell

انجماد و ریزساختارانجماد و ریزساختار

Page 77: Unit Cell

: ای صفحه رشد انجماد و ریزساختارانجماد و ریزساختار

فصل • از نهان گرمایجامد طریق از مشترک

شود می دفع

Page 78: Unit Cell

:) ای) شاخه دندریتی انجماد و ریزساختارانجماد و ریزساختار

Page 79: Unit Cell

انجماد و ریزساختارانجماد و ریزساختار

Page 80: Unit Cell

Development of the ingot structure of a casting during solidification: )a(Nucleation begins)b(the chill zone forms)c(preferred growth produces the columnar zone3, )d(additional nucleation creates the equiaxed zone

انجماد و ریزساختارانجماد و ریزساختار

Page 81: Unit Cell

مستحکم کردن فلزاتمستحکم کردن فلزاتجامد -1 محلول تشکیل

- اتم غربیه معموال در شبکه عنصر اصلی به دو صورت جای می گیرد:الف - محلول جامد بین نشینی

Page 82: Unit Cell

مستحکم کردن فلزاتمستحکم کردن فلزاتب- محلول جامد جانشینی

Page 83: Unit Cell

مستحکم کردن فلزاتمستحکم کردن فلزاتای- 2 استحاله شدن مستحکم

- ریز کردن دانه هاالف

Page 84: Unit Cell

مستحکم کردن فلزاتمستحکم کردن فلزاتتعادلی - حالت تغییر

Ferrite Austenite Delta ferrite

آرایش تعادلی اتمهای آهن در فوالد

Ferrite + PearliteAustenite

سرد کردن آهسته

امکان استحاله نفوذی

Page 85: Unit Cell

مستحکم کردن فلزاتمستحکم کردن فلزاتتعادلی- غیر حالت تغییر ب

سرد کردن سریع

عدم امکان استحاله نفوذیAustenite Martensite

Page 86: Unit Cell

مستحکم کردن فلزاتمستحکم کردن فلزاتمکانیکی -3 شدن مستحکم

Page 87: Unit Cell

مستحکم کردن فلزاتمستحکم کردن فلزاترسوبی -4 شدن مستحکم