پارس پروژه پرتال خدمات دانشگاهی
کد محصول: me15
فرمت فایل: word
تعداد صفحات: 125 صفحه
قیمت: 30000 تومان
فصل اول: مقدمه
1-1- مقدمه 8
1-2-خلاصه متن 9
1-3-تاریخچه 10
فصل دوم: تقسیم بندی مواد جامد
تقسم بندي مواد جامد 12
2-1- مواد فلزي 12
2-2- مواد غير فلزي معدني (سراميكي) 12
2-3- مواد پليمري (مواد مصنوعي) 13
2-4- مواد مختلط يا كامپوزيتها 13
2-5- مواد نیمه هادی 14
فصل سوم: مواد هوشمند
موادهوشمند 16
3-1-آلیاژهای حافظه دار 16
3-2- تغییر حالت متالورژیکی 18
3-2-1-تغییرحالت های متالورژیکی وپدیده حافظه دارشدن 18
3-2-2-کریستالوگرافی مارتنزیتی 20
3-3- رفتار ترمودینا ¬¬¬میکی 23
3-4- خاصیت ارتجاعی کاذب 24
3-5- اثرحافظه دار یک طرفه ودوطرفه 25
فصل چهارم: خواص مکانیکی مواد
خواص مكانيكي مواد 31
4-1-تغيير شكل الاستيكي 32
4-2-مدول الاستيكي 32
4-3-عوامل موثر بر روي مدول الاستيكي 33
4-4-جهات كريستالي 33
4-5-درجه حرارت 33
4-6-عناصر آلياژي 34
4-7-مدول برشي 35
4-8-ضريب پواسان 35
4-9-تغيير شكل پلاستيكي مواد 35
4-10-نيكل Ni)) 36
4-11-تيتانيم Ti)) 37
4-12-آلياژهاي تيتانيم 38
4-13-مواد محرک 40
4-14-خصوصيات كلي استحاله مارتنزيتي 42
4-15-سينماتيك استحاله مارتنزيتي44
فصل پنجم: بررسی آلیاژهای حافظه دار
5-1-روشهاي بررسي آلياژهاي حافظه دار 47
5-2-انواع آلياژهاي حافظه دار و خواص مربوط به آنها 48
5-3-خواص ترمومكانيكي آلیاژهای حافظه دار49
5-4-فوق ترموالاستيسيته در آلياژهاي حافظه دار 51
5-5-ظرفيت استهلاك در آلیاژهای حافظه دار 52
5-6-تضعيف خواص حافظه داري شكل 52
5-7-مقاومت به خستگي در آلياژهاي حافظه دار 53
5-8-محاسبه سازه ها در آلياژهاي حافظه دار 54
5-9-توليد و پردازش نيتينول 56
5-10-عمليات ترمومكانيكي و خواص مربوط به آن 58
5-11-تعريف عبارات 60
5-12-اندازه گيري خواص عملكردي وابسته 61
5-13-مقاومت خوردگي و سازگاري زيستي نيكل – تيتانيم روئين شده 62
5-14-آزمايش خوردگي فعال 63
5-15-رفتار خوردگي غير فعال 66
5-16-تاثير لايه سطحي بر مقاومت خوردگي 66
5-17-آزاد سازي نيكل و سازگاري زيستي 67
5-18-قابليت بالاي استهلاك در آلياژهاي حافظه دار نيكل- تيتانيم 70
5-18-1-استهلاک داخلی 72
5-18-2- استهلاک سازه ای 73
5-18-3- استهلاک در اتصالات لغزنده 73
5-18-4- استهلاك هيدروديناميك و آيروديناميك 73
5-19-عوامل ريز ساختاري اصطكاك داخلي 74
5-20-اتلاف انرژي در طول بارگذاري سيكلي 75
5-21-رابطه نمودارهاي تنش – كرانش با استهلاك 77
5-22-خوردگي و رفتار الكتروشيميايي آلياژهاي نيكل – تيتانيم82
5-23-جايگاه نيكل – تيتانيم متخلخل به عنوان مادهاي در مهندسي استخوان 83
5-24-مقايسه نيكل تيتانيم با ديگر مواد بيولوژيكي 84
5-24-1- ملاحظات مكانيكي 84
5-24-2- ملاحظات شكل گيري 85
5-25-ماشينكاري آلیاژهای حافظه دار 86
فصل ششم: کاربردهای آلیاژهای حافظه دار
6-1-کاربردهای آلیاژهای حافظه دار 88
6-2-آلياژهاي حافظه دار نيكل – تيتانيم – موليبدن، كاربردهاي پزشكي 90
6-3-كاربرد آلياژهاي حافظه دار درمهندسي پزشكي 92
6-4- موارد استفاده پزشكي از آلياژNi-Ti 93
6-4-1- كاربردهاي مربوط به قلب و عروق 93
6-4-2- كاربردهاي ارتوپدي96
6-4-3- كاربرد آلياژ هاي حافظه دار در وسايل جراحي 99
6-5-مشخصات تغيير شكل آلياژهاي نيكل – تيتانيم – موليبدن 101
6-6-ابزار و ايمپلنت هاي پزشكي 104
6-6-1-مقدمه 105
6-7-استفاده از الاستيسيته (جايگذاري الاستيك) 106
6-8-استفاده حرارتي (جايگذاري حرارتي) 107
6-9-مقاومت به تاب و گره108
6-10- تنش ثابت110
6-11- ممانعت ديناميك (پويا) 111
6-12-منحني بازگشت پذير(هيسترزيس تنش) 112
6-13-سفتي وابسته به دما113
6-14-تحليل حرارتي 113
6-15- تحليل به روش المان محدود 115
6-16- ساير كاربردهاي مواد هوشمند تا سال 2015 116
6-17-نتيجه گيري 117
مراجع 120
فصل اول: مقدمه
1-1- مقدمه
پيشرفتهاي وسيع و سريعي كه دركليه زمينه هاي صنعتي رخ داده است، مرهون دستيابي به مواد با كيفيت بالاتر است كه در ساخت قطعات ماشين آلات و تجهيزات صنعتي به كار ميروند. عموماً اغلب مهندسين شاغل در واحدهاي صنعتي، به ويژه طراحي و ساخت و توليد، با مواد مهندسي سروكار دارند. آنها معمولاً در انتخاب و كاربرد مواد در طراحي و ساخت و توليد اجزا و بررسي و تحليل شكست شركت دارند.
موقعي كه در طراحي و ساخت قطعه اي در مورد انتخاب مواد تصميم گيري ميشود بايد به مسائل مهمي از قبيل: روش ساخت، دقت ابعادي، حفظ و نگهداري شكل صحيح اوليه در حين كاربرد، داشتن خواص مورد نظر و نگهداشتن آن خواص براي مدت معين تحت شرايط محيط كار، امكان تعمير و نگهداري آن خواص براي مدت معين تحت شرايط محيط كار، امكان تعمير و نگهداري آسان درهنگام كاربرد، سازگاري ماده با ديگر مواد اجزاء سيستم، بازيابي آسان ماده، مسائل مربوط به زيست محيطي ماده در ارتباط با ساخت و توليد، هزينه توليد و بالاخره در مواردي وزن و نوع سطح ظاهري آن توجه شود.
به طور كلي مواد جامد مهندسي مورد نياز براي طراحي و ساخت و توليد را ميتوان به سه گروه اصلي با خواص مربوط به خود تقسيم بندي كرد كه عبارت اند از: 1- مواد فلزي 2- مواد غير فلزي معدني يا سراميكي 3- مواد پليمري يا مصنوعي .
علاوه بر اين سه گروه، دو گروه ديگر از مواد وجود دارند كه از اين سه گره منشعب ميشوند و به نام مواد 4- مختلط يا كامپوزيتها و نيمه هاديها گروه چهارم و پنجم را تشكيل ميدهند.
1-2-خلاصه متن
آلياژهاي حافظه دار عنوان گروهي از آلياژها ميباشد كه خواص متمايز و برتري نسبت به ساير آلياژها دارند. عكسالعمل شديد اين مواد نسبت به برخي پارامترهاي ترموديناميكي و مكانيكي و قابليت بازگشت به شكل اوليه در اثر اعمال پارامترهاي مذكور به گونهاي است كه رفتار موجودات زنده را تداعي مينمايد. وقتي يك آلياژ معمولي تحت بار خارجي بيش از حد الاستيك قرار ميگيرد تغيير شكل ميدهد. اين نوع تغيير شكل بعد از حذف بار باقي ميماند. آلياژهاي حافظه دار، منجمله نيكل – تيتانيم و مس – روي – آلومينيم، رفتار متفاوتي از خود ارائه مينمايند. در دماي پائين يك نمونه حافظه دار ميتواند تغيير شكل پلاستيك چند درصدي را تحمل كند و سپس به صورت كامل به شكل اوليه در دماي بالا برگردد و اين تنها با افزايش دماي نمونه ممكن است. شکل (1-2) . ]1[ .
شکل 1-2. تغییر شکل بر اثر دما در آلیاژهای حافظه دار ]1[ .
ویژگی های دیگر این آلیاژها عبارت است از :
مقاومت به خوردگی بالا ، مقاومت ویژه الكتریكی نسبتا بالا، خواص مكانیكی نسبتا خوب ، خستگی طولانی ، شكل پذیری بالا و قابلیت انطباق با بدن . مهمترین كاربرد این آلیاژها در صنایع هوا فضا وصنایع مهندسی و مهندسی پزشكی است.
1-3-تاريخچه
اولین مشاهده ثبت شده در مورد پدیده حافظه داری در سال 1932 مشاهده شد ، اما تا سال 1960 هیچ تحقیق جدی در این زمینه انجام نشد . در سال 1962 در آزمایشگاه نیروی دریایی ایالات متحده آمریكا در حین عملیات حرارتی یك میله از جنس Ni.Ti پدیده حافظه داری در این آلیاژها كشف شد . و براي مدت زماني طولاني در حد كنجكاوي آزمايشگاهي باقي ماند. در سال 1963 كشف حافظه داري شكل در آلياژ نيكل – تيتانيم با درصد اتمي مساوي (50-50%) نظر دانشمندان و محققين را جلب نمود. از آن پس آلياژهاي حافظه دار به صورت قابل ملاحظه اي توسعه يافتند و كشف مزاياي اساسي و علمي آنها هر روز افزايش يافت.
فصل دوم:
تقسیم بندی مواد جامد
تقسم بندي مواد جامد
2-1- مواد فلزي
مواد فلزي از نظر اهميتي كه در صنعت دارد به دو گروه1- فلزات آهني و آلياژهاي آن و فلزات غير آهني و آلياژهاي آن تقسيم ميشود. فلزات آهني و آلياژهاي آن عمدتاً درصد بسيار بالايي از آهن دارند كه شامل انواع فولادها و چدنها ميوشند. فلزات غير آهني و آلياژهاي آن شامل تمام فلزات ديگر (غير از آهن) مانند آلومينيم، مس، روي، تيتانيم، كرم و نيكل و آلياژهاي آنهاست. البته آلياژهاي غير آهني مقدار نسبتاً بسيار جزئي آهن هم ميتواند داشته باشند. مواد فلزي عمدتاً هادي (رساناي) خوبي براي حرارت و الكتريسيته هستند. اغلب فلزات در درجه حرارتهاي معمولي محيط شكل پذير بوده و در مقابل واكنشهاي شيميايي پايداري بسيار بالايي ندارند. فلزات در شرايط معمولي داراي ساختار كريستالي اند. فلزات به صورت خالص به ندرت به كار ميروند و اغلب از آلياژهاي آنها در صنعت استفاده ميشود.
2-2- مواد غير فلزي معدني (سراميكي)
قسمت عمده مواد غير فلزي معدني مورد استفاده در صنعت را مواد سراميكي تشكيل ميدهند. مواد سراميكي شامل تركيباتي از عناصر فلزي با اكسيژن به نام سراميكهاي اكسيدي و موادي سخت از قبيل كاربيدها، نيترايدها و سليسيدها به نام سراميكهاي غير اكسيدي است كه قسمت عمده اي از مواد نسوز را تشكيل ميدهند. سراميكهاي سيليكاتي (مانند چينيها) نوع ديگري از مواد سراميكي اند. مواد سراميكي قابليت شكل پذيري نداشته و بسيار تردند. همچنين در مقابل واكنشهاي شيميايي بسيار پايدار بوده و در درجه حرارتهاي بالا مقاوماند.
قابليت هدايت الكتريكي و حرارتي سراميكها به اندازهاي پايين است كه به عنوان مواد عايق به كار ميروند.مواد سراميكي ميتوانند ساختار كريستالي، غير كريستالي يا مخلوطي جديد ميتوان سراميكهاي نسبتاً مقاوم به شكست را توليد كرد. البته هنوز تحقيقات وسيعي براي مقاومتر كردن و توسعه آنها انجام ميشود.
2-3- مواد پليمري (مواد مصنوعي)
مواد پليمري از كنار هم قرار گرفتن تعداد زيادي از مولكولهاي زنجيره اي يا شبكه اي بزرگ مواد آلي، كه از كربن و عناصر ديگري مانند هيدروژن، كلر، فلور، اكسيژن و ازت تشكيل شدهاند، به وجود ميآيند. مواد پليمري در طبيعت به صورت آزاد وجود ندارند و اغلب از طريق روشهاي شيميايي و پليمر كردن منومرهاي گازي شكل به دست ميآيند. اغلب مواد پليمري داراي ساختار غير كريستالي و يا مخلوطي از كريستالي و غير كريستالي هستند. مواد پليمري داراي قابليت هدايت الكتريكي بسيار ضعيفي هستند، به طوري كه به عنوان عايق الكتريكي خوب به كار ميروند، مواد پليمري معمولاً در درجه حرارتهاي پايين (زير صفر) ترد ميشوند ولي در درجه حرارتهاي نسبتاً بالا قابليت شكل پذيري دارند و در درجه حرارتهاي بالا ذوب و يا متلاشي ميشوند. مواد پليمري در مقابل عوامل و واكنشهاي شيميايي در درجه حرارت معمولي محيط و در مجاورت هواي آزاد پايدارند. عموماً مواد پليمري وزن مخصوص پاييني دارند.
2-4- مواد مختلط يا كامپوزيتها
مواد مختلط يا كامپوزيتها به موادي گفته ميشود كه از مخلوط چند ماده (حداقل دو ماده) با خواص متفاوت تشكيل شده باشند. اجزاي مواد مختلط از نظر شكل و تركيب شيميايي متفاوت بوده و در يكديگر حل نميشوند و از نظر اندازه و ابعاد در حد ميكروسكوپي و ماكروسكوپي وجود دارند. بدين ترتيب ميتوان موادي با خواص جديد به دست آورد كه به نوبه خود داراي خواصي مناسبتر از خواص هر يك از اجزاي اوليه است. انواع مختلفي از مواد مختلط وجود دارند. اغلب مواد مختلط شامل يك جزء نرم و شكل پذير به عنوان جزء اصلي زمينه و يك جزء بسيار سفت و سخت به عنوان تقويت كنندهاست.
جزء تقويت كننده ميتواند به شكلهاي صفحه اي، اليافي و ذره اي باشد. همچنين موادي كه سطح خارجي آنها براي حفاظت در مقابل خوردگي و يا سايش پوشش داده ميشود، مانند قلع و روي اندود كردن، و يا گالوانيزه كردن سطح خارجي به وسيله جزء مقاوم دوم ، مثل آب كرم و نيكل دادن، روكش دادن مكانيكي با ورق بسيار نازك مقاوم ديگر، پوشش دادن با مواد پليمري و يا مواد سراميكي، جزء مواد مختلط هستند.