پروژه مکانیزم تشکیل و رشد حباب‌های گازی در فلزات منجمد شده

خلاصه ای از پروژه:

تشکیل حباب‌های گازی در فلزات، پدیده‌ای است که در فرآیند انجماد آلیاژها رخ می‌دهد. منشأ این حباب‌ها، گاز حل‌شده در مذاب فلزی است و میزان گاز حل‌شده، شکل حباب‌ها را تعیین می‌کند. حلالیت گاز در مذاب با کاهش دما کاهش می‌یابد و اگر مقدار گاز از حد حلالیت بیشتر باشد، ذرات گازی قبل از انجماد تشکیل شده و از سیستم خارج می‌شوند.

به طور کلی، حلالیت گاز در جامد کمتر از مایع است و به دلیل پدیده جدایش عناصر گازی در فرآیند انجماد، حباب‌های گازی تشکیل می‌شوند. این حباب‌ها معمولاً به صورت کشیده هستند و در سطح شمش‌های اکسیژن‌زدایی نشده یا جوش‌های با هیدروژن بالا دیده می‌شوند. نوع دیگری از حباب‌ها، میکرو حباب‌ها هستند که در مرحله آخر انجماد ایجاد می‌شوند و ممکن است به دلیل انقباض حالت جامد یا ارتباط با گاز موجود در مذاب باشند.

آزمایش‌هایی با سرعت‌های انجماد و مقادیر مختلف هیدروژن انجام شد تا تأثیر این عوامل بر تشکیل حباب‌ها بررسی شود. برای کنترل مقدار هیدروژن، از اتمسفر کوره با گازهای H2 و Ar استفاده شد. برای تعیین حلالیت هیدروژن، آزمایش‌های فاز تعادلی در دماهای بالاتر و پایین‌تر از دمای ذوب انجام شد و مقدار هیدروژن محلول در نمونه‌ها با گاز کروماتوگرافی اندازه‌گیری شد.

نتایج نشان داد که افزایش سرعت انجماد و مقدار هیدروژن، تعداد حباب‌های میکرو را افزایش می‌دهد. برای جوانه زنی حباب‌های ماکرو، پودر AL2O3 به مذاب اضافه شد که باعث تشکیل حباب‌های بزرگ‌تر شد. در آزمایش‌های با مقادیر بالای هیدروژن، حباب‌های کشیده شده تشکیل شدند که قطر آن‌ها با کاهش سرعت انجماد و افزایش مقدار هیدروژن افزایش می‌یافت.

مطالعات نشان می‌دهد که جدایش هیدروژن در فرآیند انجماد رخ می‌دهد و مقدار هیدروژن در مذاب به عنوان تابعی از کسر حجمی جامد شده قابل محاسبه است. همچنین، تئوری جوانه زنی همگن برای توضیح تشکیل حباب‌های گازی ارائه شده است، اما محاسبات مربوط به نیروی محرکه باید اصلاح شود.

به دنبال پروژه‌های دانشجویی برتر هستید؟ با دانلود آسان پروژه‌های آماده برای استفاده، در وقت خود صرفه‌جویی کنید و به نتایج عالی دست یابید!

عناوین و فهرست کلی پروژه:

مکانیزم تشکیل حباب های گازی در فلزات

1. انواع حباب های گازی در انجماد جهت دار کنترل شده
* Microspores
* Macrospores
2. منشا حباب های گازی
* گاز حل شده در مذاب فلزی
* سگرگاسیون عناصر گازی در فرایند انجماد
* واکنش یوتکتیک
* انقباض حالت جامد (میکرو حبابها)
3. آزمایشات
* سرعت انجماد و مقدار هیدروژن
* کنترل اتمسفر کوره (H2, Ar)
* آزمایش فاز تعادلی
* زیر درجه حرارت جامد (1360 و 1390 درجه سانتی گراد)
* بالای درجه حرارت مذاب (1440 و 1490 درجه سانتی گراد)
* اندازه گیری هیدروژن محلول
* گاز کروماتوگرافی
4. نتایج آزمایشات انجماد کنترل شده
* افزایش حبابهای میکرو با افزایش سرعت انجماد و مقدار هیدروژن
* جوانه زنی حبابهای ماکرو با پودر AL2O3
* تشکیل حبابهای کشیده شده (16-18 ppm هیدروژن)
5. آزمایشات انجام شده
* فولاد زنگ نزن (25% Ni، 20% Cr، 3% Mo)
* DTA و ساختار آستنیتی
* وسیله آزمایش
6. مقایسه اثر سرعت انجماد و مقدار هیدروژن بر قطر حباب
7. بحث
* جدایش هیدروژن
* محتوی هیدروژن و کسر حجمی جامد شده
* پروسه جوانه زنی
* انرژی اکتیواسیون برای جوانه زنی
* تئوری جوانه زنی همگن
* انرژی آزاد هلمولتز
* فشار گاز در حباب
* تنش سطحی
* ترکیب بحرانی برای جوانه زنی همگن
* انقباض حالت جامد
* رشد حباب گازی
* رشد جبهه ای
* نفوذ هیدروژن به حباب
* تئوری عملی رشد حباب
* معادله Einstein
* محاسبه شعاع حباب
* نتیجه محاسبات
* فرایند تشکیل میکروحبابها
* افت فشار در محل بین دندریتی
* حلالیت هیدروژن و جوانه زنی همگن
8. نتیجه گیری
* بررسی پروسه ایجاد حباب های گازی
* تاثیر مقدار گاز و سرعت انجماد
* مدل ریاضی برای رشد حباب
* بررسی جوانه زنی و تشکیل میکروحبابها
* علت جوانه زنی همگن: افت فشار انقباضی
9. معادلات (افت فشار)