عنوان پایان‌نامه
تهیه آمیژن هابه منظور تهیه آلیاژهای مس مورد استفاده در ژنراتور
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-استخراج فلزات
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1240;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72390;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1240;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72390
- تاریخ دفاع
- ۰۹ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- نازلی نصرالهی
- استاد راهنما
- شهرام رایگان
- چکیده
- آلیاژهای مس-کروم-زیرکنیم به دلیل داشتن خواصی چون سختی، استحکام و هدایت الکتریکی بالا به طور گسترده در صنعت به کار برده می‌شوند. به همین علت در این تحقیق، آمیژان‌های مس-کروم و مس-زیرکنیم به عنوان ماده میانی در تولید آلیاژ مس-کروم-زیرکنیم، با استفاده از اکسید کروم و کانی زیرکن در کوره ESR تهیه شدند. در تولید آمیژان مس-زیرکنیم از کانی زیرکن به عنوان عامل تامین کننده زیرکنیم و از آلومینیوم به عنوان عامل احیاء کننده کانی استفاده شد. احیاء متالوترمی زیرکن با استفاده از آلومینیوم و انحلال زیرکنیم احیاء شده در مس، به طور همزمان در کوره ESR انجام شد. اثر مقدار زیرکنیم هدف در تولید آمیژان، مقدار آلومینیوم مورد استفاده برای احیاء کانی و مقدار بار مصرفی در فرآیند ESR، بر بازده کلی فرآیند شامل احیاء آلومینوترمی و انحلال زیرکنیم در مس بررسی شد. همچنین یک آمیژان مس-زیرکنیم با استفاده از زیرکنیا به عنوان تامین کننده زیرکنیم تولید شد تا اثر استفاده از ماده اولیه زیرکن و زیرکنیا با هم مقایسه گردد. نتایج نشان داد که افزایش مقدار زیرکنیم هدف، افزایش مقدار آلومینیوم مصرفی برای احیاء زیرکن تا 10 درصد بیش از مقدار استوکیومتری، افزایش بار مصرفی و استفاده از ماده اولیه زیرکنیا موجب افزایش بازده تولید آمیژان مس-زیرکنیم می‌شود. در تولید آمیژان مس-کروم اثر مقدار آلومینیوم مصرفی برای احیاء اکسید کروم بررسی شد. استفاده از 20 درصد بیش از مقدار استوکیومتری آلومینیوم برای احیاء اکسید کروم، باعث افزایش بازده تولید آمیژان مس-کروم می‌شود. آلیاژ مس-کروم-زیرکنیم در کوره القایی و از آمیژان‌های مس-کروم و مس-زیرکنیم تولیدی تهیه شد. سپس آلیاژ تولیدی به مدت 90 دقیقه در دمای 980 درجه سانتیگراد تحت عملیات حرارتی آنیل محلولی قرار گرفت و بعد در آب کوئنچ شد. در مرحله بعد آلیاژ در دماهای 450، 470، 480 و 520 درجه سانتیگراد و در زمان‌های مختلف پیرسخت گردید. نتایج آزمون سختی نشان داد که بهترین نتایج مربوط به نمونه پیرسخت شده در دمای 480 درجه سانتیگراد به مدت 210 دقیقه با سختی 127 برینل بود که برابر با مقدار سختی آلیاژهای تجاری با عملیات حرارتی مشابه است. بیشترین هدایت الکتریکی در بین نمونه‌ها IACS 63 بود که از حداقل هدایت الکتریکی آلیاژهای تجاری مشابه کمتر است. کاهش هدایت الکتریکی به دلیل آلوده شدن آلیاژ با عنصر سیلیسیم از طریق کوره القایی اتفاق افتاد. کلمات کلیدی: آمیژان، آلیاژ مس-کروم-زیرکنیم، مس-زیرکنیم، مس-کروم، ESR، آلومینوترمی
- Abstract
- Cu-Cr-Zr alloys are widely used in industries due to properties such as excellent hardness, strength and and electrical conductivity. For this reason, in this study Cu-Cr and Cu-Zr master alloys were produced in ESR furnace using Chromium oxide and Zircon mineral. These master alloys are intermediate materials for producing Cu-Cr-Zr alloy. Zircon mineral was used as the supplier of Zirconium in production of Cu-Zr master alloy, which was reduced with Aluminum. The Alminothermic reduction process and dissolution of Zirconium in copper happened simultaneously in ESR furnace. The effects of the amount of target Zirconium, amount of Aluminum used for Aluminothermic reduction of Zircon and amount of produced master alloy in ESR process on the efficiency of production were studied. A Cu-Zr master alloy was produced using Zirconia as the supplier of Zirconium to compare the efficiencies of using Zirconia and Zircon. Results showed that increasing the amount of target Zirconium, increasing Aluminum to 10 percent more than stoichiometric amount, increasing the amount of produced master alloy in ESR process and using Zirconia as the supplier of Zirconium, raises the efficiency of Cu-Zr master alloy production. The effect of the amount of Aluminum used for reduction of Chromium Oxide on the efficiency of Cu-Cr master alloy production was also studied. Results showed that raising the amount of Aluminum to 20 percent more than stoichiometric amount would increase the efficiency of Cu-Cr master alloy production. Cu-0.64%Cr-0.05%Zr was produced in induction furnace using produced Cu-Cr and Cu-Zr master alloys. Produced alloy was solution annealed at 980 °C for 90 minutes, then it was quenched in water. After that, the alloy was age hardened at 450, 470, 480 and 520 °C for different times. Hardness test results showed that the best result was obtained in sample which was age hardened for 210 minutes at 480 °C. The hardness of this alloy was 127 (HB) which was almost equal to the hardness of commercial alloys, in similar condition. The highest electrical conductivity obtained was 63 IACS which is less than minimum conductivity of commercial alloys. The electrical conductivity of produced alloy decreased because the alloy was contaminated with silicon during production in induction furnace. Keywords: master alloy, Cu-Cr-Zr alloy, Cu-Cr, Cu-Zr, ESR, Aluminothermic reduction
