1

ا لمكانيكدرس دوره كارشناسي رشته مهندسي

علم موادبخش يك

ي ه ر ي ر ور يرس

مسعود محبياستاديار دانشگاه بين المللي امام خميني

Many Figures in this presentation are from:

1- Fundamental of material science, by: Callister2- Materials science, by: Ashby3- Engineering material science, by: Ohring4- Materials science and engineering, by: Askeland

2

فهرست مطالب

مقدمات•

دات• جا د اتم ايش آ آرايش اتمي در جامدات•بي نظمي در جامدات بلورين•انتقال بار الكتريكي•ساختار و خواص فلزات تك فاز •ساختار و خواص فلزات چند فاز •يساختار و خواص مواد سراميكي• ي ر و ص و و رساختار و خواص مواد پليمري•كامپوزيتها•

سراميك هافلزاتمواد جامد مهندسيپليمرها

PropertiesProperties

StructureComposition StructureComposition

ديدگاه ماكروسكوپيك: بررسي ارتباطات متقابلديدگاه مايكروسكوپيك

3

سطوح مختلف ساختار مواد

ساختار اتم•ات• ن ندها پيوندهاي بين اتمي•كئوردينانسيون اتمي•نظم سه بعدي در بلورها و ساختار انواع بلورها•نقايص و عيوب در بلورها•ساختار سطوح بلوري و سطح مشترك ها•اندازه و شكل دانه و توزيع آنها: ساختار دانه ها•

2

221

4 rqZZFoπε

=

4

5

6

سراميك هافلزاتمواد جامد مهندسيپليمرها

جامدات كوواالنتيجامدات فلزيمواد جامد مهندسيا جامدات يونياساير

خواص عمومي مواد جامد مهندسي

هافلزات پليمرهاسراميك فلزاترساناي الكتريكي خوبرساناي حرارتي خوب

دانسيته باالچكش خواركريستالين

نقطه ذوب نسبتا باال

سراميك هاعموما عايق الكتريكيرسانايي حرارتي پايين

دانسيته متوسطترد و شكننده

مخلوط-آمورف-كريستاليننقطه ذوب بسيار باال

پليمرهاعايق الكتريكيعايق حرارتيدانسيته كمشكل پذير

كريستالين–آمورف نقطه ذوب بسيار پايين ب ب وب

عدم پايداري شيمياييب ر ي ب وب

پايداري شيميايي خوبيين پ ر ي ب وبپايداري شيميايي خوب

7

Close Packed structures

8

FCC

9

BCC

10

BCCFCC BCC

HCP

11

12

13

Rack Saltساختار نمك طعام

14

CsCl ساختار

15

Diamond cubic crystal structure

16

Graphite structure

Structural Imperfections

نقايص ساختاري

17

18

19

Dislocations نابجايی ها

edge dislocationنابجايی لبه ای

Screw dislocationsنابجايی پيچشی

20

Tilt boundary

21

Grain boundary

Stacking fault

22

23

]جهات کريستالوگرافی[

The [100], [110], and [111] directions

24

)صفحات کريستالوگرافی(Miller indices

25

X-ray diffractionپراش اشعه ايکس

26

Noncrystalline)آمورف(جامدات غير بلوری Solids

27

Phase Diagrams دياگرامهای فازی

دياگرامهای تک جزيی

28

(Binary)دياگرامهای دوتايی

29

30

31

32

33

34

35

36

Diffusion حرکت و انتقال اتمی در مواد

37

گراديان غلظتی

ΔCΔx

Steady State

No Material is deposited

0= مقدار ماده ذخيره شده

dCdJ = - D dxJ D

38

Transient State )گذار(حالت ناپايدار

Material is deposited during diffusion

0= مقدار ماده ذخيره شده

39

اثر دما بر ضريب ديفيوژن

Diffusion is a Thermally Activated process

Activation Energy of Diffusion

برای انجام ديفيوژناتمها نياز به يک

D = Doدارند حداقل انرژی e

-QDRT( )

Diffusion constant

Absolute

Activation EnergyDiffusion Coefficient

Temperature

40

D = Do e

-QDRT( )

RTQlnDlnD D−= o

θR

Qθtan D=

41

42

نمونه های کاربردی

The optical microstructure of a carbo-nitrided surface is shown here. The darker etching region contains the carbides and nitrides responsible for the hardening. The thickness of this layer varies with the square root of time, as predicted using diffusion theory.