VI. előadás március 11.

Hasonló dokumentumok
Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 6.

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 5. Általános anyagszerkezeti ismeretek Fémek, ötvözetek

Kétalkotós ötvözetek. Vasalapú ötvözetek. Egyensúlyi átalakulások.

FOK Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai tárgy kolokviumi kérdései 2012/13-es tanév I. félév

Szilárd testek rugalmassága

Fafizika 9. elıad NYME, FMK,

Fémtechnológiák Fémek képlékeny alakítása 1. Mechanikai alapfogalmak, anyagszerkezeti változások

Mikropillárok plasztikus deformációja 3.

5 előadás. Anyagismeret

A szerkezeti anyagok tulajdonságai és azok vizsgálata

Mechanika, dinamika. p = m = F t vagy. m t

FOK Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai tárgy kolokviumi kérdései 2017/18-es tanév

Szemcsehatárcsúszás és sebességérzékenységi tényező ultra-finomszemcsés Al-30Zn ötvözet plasztikus deformációjában. Visegrád 2011

Kérdések és feladatok a Bevezetés az anyagtudományba kurzus anyagához

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 8. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7.

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

Anyagtudomány. Ötvözetek egyensúlyi diagramjai (állapotábrák)

A nagytermi gyakorlat fő pontjai

Fémek és ötvözetek termikus viselkedése

Az alacsony rétegződési hibaenergia hatása az ultrafinom szemcseszerkezet kialakulására és stabilitására

TÖBBKOMPONENS RENDSZEREK FÁZISEGYENSÚLYAI IV.

A= a keresztmetszeti felület cm 2 ɣ = biztonsági tényező

MECHANIKA I. rész: Szilárd testek mechanikája

merevség engedékeny merev rugalmasság rugalmatlan rugalmas képlékenység nem képlékeny képlékeny alakíthatóság nem alakítható, törékeny alakítható

Anyagvizsgálatok. Mechanikai vizsgálatok

3. Az Sn-Pb ötvözetek termikus analízise, fázisdiagram megszerkesztése. Előkészítő előadás

Szilárdság (folyáshatár) növelési eljárások

Merev testek kinematikája

Bevezetés s az anyagtudományba. nyba. ltozás. VII. előadás március 18. Kétféle viselkedés. atipusos (egyes acélok, nemfémek) fémeknél tipikus

A metastabilis Fe-Fe 3 C ikerdiagram (Heyn - Charpy - diagram)

TANULÁSTÁMOGATÓ KÉRDÉSEK AZ 2.KOLLOKVIUMHOZ

Polimerek fizikai, mechanikai, termikus tulajdonságai

GEOTECHNIKA I. LGB-SE TALAJOK SZILÁRDSÁGI JELLEMZŐI

Az atomok elrendeződése

Társított és összetett rendszerek

Lemez- és gerendaalapok méretezése

Réz - szén nanocső kompozit mikroszerkezete és mechanikai viselkedése

Magasépítési öszvérfödémek numerikus szimuláció alapú méretezése

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

Villamosmérnök MSc, Anyagtudomány. CaF 2 (fluorit rács) kicsit torzul: pl H 2 O (két nemkötő pár, 105 ), NH 3 (egy nemkötő pár, 107 ).

Anyagok az energetikában

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK. Anyagismeret 2016/17. Szilárdságnövelés. Dr. Mészáros István Az előadás során megismerjük

Ón-ólom rendszer fázisdiagramjának megszerkesztése lehűlési görbék alapján

Szilárd anyagok mechanikája. Karádi Kristóf Fogorvosi biofizika Biofizikai Intézet, PTE ÁOK

Nagynyomású csavarással tömörített réz - szén nanocső kompozit mikroszerkezete és termikus stabilitása

Fogászati anyagok fajtái. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 5. Általános anyagszerkezeti ismeretek Anyagcsaládok: fémek, kerámiák.

A szerkezeti anyagok tulajdonságai és azok vizsgálata

Villamosmérnök MSc, Anyagtudomány

WESSLING Közhasznú Nonprofit Kft. Qualco MAE jártassági vizsgálatok

Talajok összenyom sszenyomódása sa és s konszolidáci. ció. Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2.

Bevezetés s az anyagtudományba. nyba. Geretovszky Zsolt május 13. XIV. előadás. Adja meg a következő ionok elektronkonfigurációját! N e P.

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata 4. félév

A talajok összenyomódásának vizsgálata

Anyagválasztás Dr. Tábi Tamás

Mérnöki anyagok Járműszerkezeti anyagok. Vas-karbon ötvözetrendszer Egyensúlyi átalakulások

Polimerek vizsgálatai

ANYAGSZERKEZETTAN II.

Reológia Mérési technikák

Anyagismeret. 3. A vas- karbon ötvözet

Anyagszerkezet és vizsgálat. 4. Előadás: Vas-karbon ötvözetrendszer

Nagyszilárdságú lemezanyagok alakíthatósági vizsgálatai

Reális kristályok, kristályhibák

12. Polimerek anyagvizsgálata 2. Anyagvizsgálat NGB_AJ029_1

100 o C víz forrása 212 o F 0 o C víz olvadása 32 o F T F = 9/5 T C Példák: 37 o C (láz) = 98,6 o F 40 o C = 40 o F 20 o C = 68 o F

Vas- karbon ötvözetrendszer. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr.

TERMODINAMIKAI EGYENSÚLYOK. heterogén és homogén. HETEROGÉN EGYENSÚLYOK: - fázisegyensúly. vezérlelv:

Az elállítási körülmények hatása nanoporokból szinterelt fémek mikroszerkezetére és mechanikai tulajdonságaira

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

FBN206E-1 és FSZV00-4 csütörtökönte 12-13:40. I. előadás. Geretovszky Zsolt

tervezési szempontok (igénybevétel, feszültségeloszlás,

Szádfal szerkezet ellenőrzés Adatbev.

Hősokk hatására bekövetkező szövetszerkezeti változások vizsgálata ólommal szennyezett forraszanyag esetén.

XT - termékadatlap. az Ön megbízható partnere

Bevezetés az anyagtudományba III. előadás

Fizika. Tanmenet. 7. osztály. 1. félév: 1 óra 2. félév: 2 óra. A OFI javaslata alapján összeállította az NT számú tankönyvhöz:: Látta: ...

Szilárdságnövelés. Az előadás során megismerjük. Szilárdságnövelési eljárások

Alumínium ötvözetek. hőkezelése. Fábián Enikő Réka

3. POLIMEREK DINAMIKUS MECHANIKAI VIZSGÁLATA (DMA )

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata

FAFAJTÁK, A FA SZABVÁNYOS OSZTÁLYBA SOROLÁSA, A FAANYAGOK ÉS FATERMÉKEK GYÁRTÁSA ÉS HASZNÁLATA

Anyagtudomány. Vasötvözetek fémtana. Gyakorlati vas-karbon ötvözetek Ötvözetlen acélok, öntöttvasak

Reális kristályok, rácshibák. Anyagtudomány gyakorlat 2006/2007 I.félév Gépész BSC

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata

Gyakorlati példák Dr. Gönczi Dávid

Járműelemek. Rugók. 1 / 27 Fólia

MÉRNÖKI ANYAGISMERET AJ002_1 Közlekedésmérnöki BSc szak Csizmazia Ferencné dr. főiskolai docens B 403. Dr. Dogossy Gábor Egyetemi adjunktus B 408

Mérnöki anyagismeret. Szerkezeti anyagok

Gyakorlat 04 Keresztmetszetek III.

Diffúzió. Diffúzió sebessége: gáz > folyadék > szilárd (kötőerő)

Réz és ötvözetei. Katt ide! Technikusoknak

American Society of Materials. Szilárdtestek. Fullerének (C atomok, sokszögek) zárt gömb, tojás cső (egy és többrétegű)

Mechanikai tulajdonságok és vizsgálatuk 1-2

Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

Hőtágulás - szilárd és folyékony anyagoknál

Tartószerkezetek I. (Vasbeton szilárdságtan)

Ábragyűjtemény levelező hallgatók számára

Átírás:

Bevezetés s az anyagtudományba nyba VI. előadás 2010. március 11. Két t komponensű eutektikus rendszerek Eutektikum (eutektos(g)=könnyen olvadó) az a két komponensű keverék, mely jól meghatározott minimális olvadásponttal rendelkezik. Példa: 3 db 1-fázisú régió (,, ) 3 db 2-fázisú régió (+, +, +) T E : legalacsonyabb T, ahol folyadék lehet Korlátolt oldhatóság (T<T E ): : kevés Ag a Cu-ben : kevés Cu az Ag-ben Eutektikus átalakulás: hűtés (C E ) (C E ) + (C E ) fűtés T( C) 1200 1000 600 400 200 0 + Cu-Ag rendszer (folyadék) + + T 800 779 C E 8.0 eutektikus izoterma 71.9 91.2 solvus solidus C E liquidus eutektikus pont 20 40 60 80 100 C E C o, m/m% Ag Atkins 197 C E VI/2

Az Pb-Sn eutektikus rendszer I. 150 C-on a 40 m/m% Sn-t tartalmazó ötvözetünk -- mely fázisokból áll? + -- mi a fázisok összetétele? T( C) Pb-Sn rendszer C O = 40 m/m% Sn C = 11 m/m% Sn C = 99 m/m% Sn -- mi a fázisok relatív mennyisége? S C W= - C O R+S = C - C = W = 99-40 99-11 = 59 88 R R+S = 40-11 = 99-11 C O - C C - C = 29 88 300 200 150 100 = 67 m/m% = 33 m/m% 0 + (folyadék) 183 C + 18.3 61.9 97.8 R + S 11 20 40 60 80 99100 C C o C C, m/m% Sn VI/3 Az Pb-Sn eutektikus rendszer II. 220 C-on a 40 m/m% Sn-t tartalmazó ötvözetünk -- mely fázisokból áll? + -- mi a fázisok összetétele? T( C) Pb-Sn rendszer C O = 40 m/m% Sn C 300 = 17 m/m% Sn C = 46 m/m% Sn + -- mi a fázisok relatív 220 200 R S mennyisége? 183 C W = C - C O 46-40 = C 100 - C 46-17 = 6 29 = 21 m/m% W = C O - C = 23 C - C 29 = 79 m/m% 0 (folyadék) + + 1720 40 46 60 80 100 C C o C C, m/m% Sn VI/4

Mikroszerkezetek eutektikus rendszerekben Pl. az Sn-Pb rendszerben 4 tartományt érdemes megvizsgálni I. II. III. 0 m/m% < c Sn < ~2 m/m% ~99 m/m% < c Sn < 100 m/m% ~2 m/m% < c Sn < 18.3 m/m% 97.8 m/m% < c Sn < ~99 m/m% c Sn = 61.9 m/m% IV. 18.3 m/m% < c Sn < 61.9 m/m% 61.9 m/m% < c Sn < 97.8 m/m% VI/5 Mikroszerkezetek eutektikus rendszerekben I. C o < 2 m/m% Sn A hűtés eredménye: -- szemcsékből álló polikristály azaz 1 db szilárd fázis. T( C) 400 300 200 T E : C o m/m% Sn : C o m/m% Sn + (Pb-Sn rendszer) 100 + 0 C o 10 2 (oldhatóság 20 o C-on) 20 30 C o, m/m% Sn VI/6

Mikroszerkezetek eutektikus rendszerekben II. 2 m/m% Sn < C o < 18.3 m/m% Sn A hűtés eredménye: kb. 300 o C felett folyadék, majd folyadék és fázis, egyedül fázis, végül 2 szilárd fázis polikristályos apró -fázisú zárványok 400 300 200 100 T( C) T E 0 2 (oldhatóság 20 o C-on) 10 + C o + 20 Pb-Sn rendszer C o, m/m% Sn C E =18.3 (oldhatóság T E -n) : C o m/m% Sn 30 : C o m/m% Sn VI/7 C o = C E A hűtés eredménye: Eutektikus mikroszerkezet és kristályok váltakozó lemezei. T( C) 300 200 T E Mikroszerkezetek eutektikus rendszerekben III. I. + Pb-Sn rendszer 183 C : C o m/m% Sn + 100 + : 97.8 m/m% Sn : 18.3 m/m%sn 160µm Pb-Sn eutektikum optikai mikroszkópos képe 0 20 40 60 80 100 18.3 C E 97.8 61.9 C, m/m% Sn VI/8

emezes eutektikus szerkezet Azért lemezes struktúra jön létre, mert így csak rövid távolságra kell az elemeknek diffundálnia. VI/9 18.3 m/m% Sn < C o < 61.9 m/m% Sn A hűtés eredménye: kristályok és eutektikus mikroszerkezet Közvetlen T E felett: T( C) 300 Pb-Sn rendszer 200 T E 100 0 Mikroszerkezetek eutektikus rendszerekben IV. + R R + : C o m/m% Sn S 20 40 60 80 100 18.3 61.9 97.8 S + C o, m/m% Sn elsődleges eutektikus eutektikus C = 18.3 m/m% Sn C = 61.9 m/m% Sn S W= = 50 m/m% R + S W = (1-W) = 50 m/m% Közvetlen T E alatt: C = 18.3 m/m% Sn C = 97.8 m/m% Sn S W= = 73 m/m% R + S W = 27 m/m% VI/10

Hipoeutektikus és hiper pereutektikus szerkezetek 300 T( C) 200 T E 100 + + + (Pb-Sn rendszer) C o, m/m% Sn 0 20 40 60 80 100 eutektikum hipoeutektikus: C o = 50 m/m% Sn 61.9 hipereutektikus: (sematikus!) 175 µm eutektikum: C o =61.9m/m% Sn 160 µm eutektikus mikro-domén VI/11 Ha az elemek vegyületet alkotnak Mg 2 Pb A vegyületek egy függőleges vonalat alkotnak (s nem területet) mivel az összetételük (sztoichiometriájuk) adott. VI/12

3 fázist f érintő invariáns ns átalakulások Eutektikus - folyadék van egyensúlyban két szilárd fázissal hűtés fűtés + Eutektoid - szilárd fázis van egyensúlyban két szilárd fázissal cementit S 2 S 1 +S 3 hűtés γ + e 3 C (727ºC) fűtés Peritektikus - folyadék + szilárd 1 szilárd 2 S 1 + S 2 hűtés δ + γ (1493ºC) fűtés VI/13 Eutectoid és peritektikum Peritektikus átalakulás γ + δ Cu-Zn rendszer Eutektoid átalakulás δ γ + ε VI/14

A fázisdiagramok f kísérleti k meghatároz rozása I. 1) Különböző összetételű olvadékok hülési görbéinek mérésével. E módszer továbbfejlesztése a differenciális termális analízis (DTA), melynél a hülési viselkedést egy alkalmasan választott referencia minta hülési jellemzőihez viszonyítva mérjük. VI/15 A fázisdiagramok f kísérleti k meghatároz rozása II. 2) A mikroszerkezet mikroszkópos megfigyelésével (polírozott minták felszínén a fázisok maratással tehetők láthatóvá, eutektikus rendszerekre működik jól) 3) Röntgen diffrakció: a különböző kristálytani orientációjú fázisok mellett a rácsállandók mérése révén kiválóan alkalmas a szilárd oldatok oldhatóságának (egyébként igen körülményes) meghatározására is. Atkins 191 VI/16

Hasznos linkek ázisdiagramok + sematikus mikroszerkezetek http://www.soton.ac.uk/~pasr1/index.htm Érdekességek fázisdiagramokról, metallurgiáról http://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/ VI/17 Mechanikai tulajdonságok Az anyagok mechanikai viselkedése azt tükrözi, hogy milyen típusú és mértékű alakváltozással reagálnak a külső terhelésre. ontos mechanikai jellemzők a teherbírás (szilárdság), alakíthatóság (duktilitás), a merevség és a keménység. A mechanikai tulajdonságokat befolyásoló tényezők: a terhelés természete (fajtája; eloszlása (egyenletes vagy lokális; időben állandó (sztatikus) vagy fluktuáló (dinamikus)), nagysága, időtartama, az anyag mikroszerkezete (fém, kerámia vagy műanyag; kristályos vagy polikristályos;...), külső körülmények (hőmérséklet). Mi döntően a fémek és ötvözetek mechanikai tulajdonságaival foglalkozunk. VI/18

I. Rugalmas alakváltoz ltozás 1. Kezdeti áll. 2. Kis terhelés 3. Tehermentes a kötések megnyúlnak δ Rugalmas reverzibilis! visszatér a kezdeti állapotba δ ineárisrugalmas Nemlineárisrugalmas VI/19 Képlékeny alakváltoz ltozás (fémek) 1. Kezdeti 2. Kis terhelés 3. Terheletlen a kötések megnyúlnak és a síkok elcsúsznak a síkok továbbra is elcsúszottak δ rugalmas + képlékeny δ képlékeny Képlékeny marandandó! lineáris rugalmas δ képlékeny lineáris rugalmas δ VI/20

A külsk lső hatás: terhelés feszülts ltségek Húzó feszültség, σ: t Nyíró feszültség, τ: t Terület, A Terület, A s σ = t a terhelés előtti keresztmetszet t N [σ]= 2 A o m τ = s A o s t A feszültség mértékegysége: N/m 2 VI/21 Egyszerű nyújtás: kábel A feszülts ltségek leggyakoribb fajtái Ao = keresztmetszet terheletlen esetben σ = A o σ σ Sílift Csavarási/torziós (a nyírás egy formája): meghajtó tengely A c M 2R M s A o τ = s A o Most: τ = M/A c R. τ VI/22

További alapvető feszülts ltség g típusok t 1/21 Egyszerű összenyomás: A o Viadukt, os Alamos Alátámasztott szikla, Arches Nemzeti Park σ = A o Összenyomáskor a feszültség megegyezés szerint negatív (σ < 0). VI/23 További alapvető feszülts ltség g típusok t 2/2 Kéttengelyű nyújtás: Hidrosztatikai összenyomás: Nyomás alatt levő palack σ θ > 0 σ z > 0 Hal σ < 0 h VI/24

Az anyag válasza: deformáci ció, alakváltoz ltozás Megnyúlás: ε = δ o w o δ/2 o Haránt összehúzódás: δ ε = w o δ /2 Nyírás(i alakváltozás): γ x γ x/y = tan γ y 90º 90º - γ A deformáció mindig dimenzió nélküli szám! VI/25 eszülts ltség-alakváltozás s mérésem Megnyúlás mérő berendezés A szokásos minta tenzométer minta mérési hossz gauge length VI/26

ineáris is rugalmas tulajdonságok Rugalmassági együttható vagy Young modulus, E: Hooke törvény: σ = E ε σ E ε egyszerű nyújtás igyelem: tengelyek! VI/27 Mikroszkópikus magyarázat A rugalmassági együttható a fémes kötés erősségétől függ E d dr r= r 0 VI/28

Poisson szám, ν Poisson szám, ν: a kereszt-, illetve hosszirányú relatív alakváltozások hányadosának -1- szerese ε ν = ε elméleti értéke 0.25-0.5 fémek: ν ~ 0.33 kerámiák: ν ~ 0.25 műanyagok: ν ~ 0.40 Mértékegységek: [E] = GPa ν: mértékegység nélküli Ha ε - ν ν > 0.50 a sűrűség nő ν < 0.50 a sűrűség csökken ε VI/29 További rugalmas tulajdonságok Rugalmas nyírási modulus, G: τ = G γ τ G γ M egyszerű torzió Térfogati rugalmassági modulus, K: P = -K V Vo Izotróp anyagokra: G = E 2(1 + ν) K = P K E 3(1 2ν) V Vo P M P P (térfogati) összenyomás V o =kiind. térf. V= térf. változás Egy kocka deformációjára mutassa meg az összefüggések érvényességét! VI/30

Young modulus: összehasonlítás E [GPa] giga (G) = 10 9 1200 1000 800 600 400 200 100 80 60 40 20 10 8 6 4 2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 Grafit émek Kerámiák Műanyagok Kompozitok Ötvözetek élvezetők Tungsten Molybdenum Steel, Ni Tantalum Platinum Cu alloys Zinc, Ti Silver, Gold Aluminum Magnesium, Tin Diamond Si carbide Al oxide Si nitride <111> Si crystal <100> Glass -soda Concrete Graphite Polyester PET PS PC PP HDPE PTE DPE Carbon fibers only CRE( fibers)* Aramid fibers only ARE( fibers)* Glass fibers only GRE( fibers)* GRE* CRE* GRE( fibers)* CRE( fibers) * ARE( fibers) * Epoxy only Wood( grain) VI/31 Egyszerű nyújtás: Ao Néhány hasznos összefüggés δ = o EA o δ = ν w o EA o δ/2 Egyszerű torzió: = 2M o πr o 4 G M = forgatónyomaték = szögelfordulás w o o o δ /2 2r o Az anyag, a geometria és a terhelés paraméterei egyaránt befolyásolják a deformációt. A nagyobb rugalmas állandó kisebb rugalmas deformációt jelent. VI/32