دسته بندی مواد مهندسی

تعداد بازدید: 5861
چهارشنبه 03 دي 1393

دسته بندی مواد مهندسی

روش ها مختلفی برای دسته بندی مواد مهندسی (Classification Of Engineering Materials) وجود دارد، اما، مواد مهندسی به صورت قرار دادی به سه گروه اصلی تقسیم بندی شده اند: فلزات، سرامیک ها و پلیمر ها. این دسته بندی عموما بر اساس آرایش شیمیایی و ساختمان اتمی انجام شده و بسیاری از مواد در گروه های مشخص و جداگانه قرار می گیرند و البته برخی اشتراکات نیز وجود دارد. علاوه بر این، مواد کامپوزیت نیز وجود دارند که ترکیبی از دو یا چند گروه از مواد سه گانه فوق هستند. گروه دیگری از مواد، مواد پیشرفته هستند که در کاربرد هایی با تکنولوژی بالا استفاده می شوند مانند {{نیمه رسانا}} ها، {{بایو مواد}} یا مواد زیستی، {{مواد هوشمند}} و نانو مواد.

فلزات

فلزات خالص دارای محدوده وسیعی از خواص هستند. ولی آلیاژ های فلزی دارای خواص بسیار متنوع تری نسبت به فلزات خالص هستند و قسمت اعظم مواد مهندسی را تشکیل می دهند. اتم ها در فلزات و آلیاژ ها به صورتی بسیار منظم آرایش یافته اند. فلزات در مقایسه با سرامیک ها و پلیمر ها نسبتا متراکم و چگال هستند. مواد فلزی دارای تعداد بسیار زیادی از الکترون های غیر ثابت هستند به این معنی که این الکترون ها به اتم خاص متصل نیستند، بسیاری از خواص فلزات مستقیما مرتبط با همین الکترون ها است. از ویژگی های اصلی فلزات می توان به هدایت حرارتی و الکتریکی، استحکام و چقرمگی نسبتا بالا استناد کرد. این مواد برای استفاده در کاربرد های ساختمانی با کاربرد هایی که نیرو اعمال می شود، مفید هستند.

فلزات به دو گروه آلیاژهای آهنی و غیر آهنی تقسیم بندی می شوند. آلیاژهای آهنی بخش اعظم تولید جهانی مواد مهندسی را در بر می گیرند. آلیاژهای آهنی عمدتا حاوی درصد بالایی از آهن هستند و محدوده آن ها از فولاد های کربنی ساده با بیش از 98 درصد آهن تا فولاد هایی تا حدود 50 درصد انواع مختلف عناصر آلیاژی تغییر می کند. فلزات دیگر در گروه غیر آهنی قرار می گیرند که خود این گروه به زیر گروه های دیگر از قبیل فلزات سبک مانند آلومینیم، منیزیم و تیتانیم، فلزات با نقطه ذوب پایین مانند بیسموت، سرب و قلع، فلزات نسوز مانند مولیبدن، نیوبیم، تانتالیم و تنگستن و فلزات گرانبها هم چون طلا، نقره و پلاتین تقسیم بندی می شود.

  فلزات گران بها

سرامیک ها

بخش عمده مواد معدنی غیر فلزی را سرامیک ها تشکیل می دهند. سرامیک ها شامل ترکیباتی از عناصر فلزی و غیر فلزی مانند اکسیدها، کاربیدها، نیتریدها و سیلیسیدها هستند. مواد سرامیکی می توانند دارای ساختمان بلوری، آمورف یا مخلوطی از هر دو باشند.

نوع پیوند در مواد سرامیکی از نوع یونی و کووالانسی است. سرامیک های سیلیکاتی مانند پرسلان ها، نوع دیگری از مواد سرامیکی هستند. عمده ترین بخش از مواد سرامیکی ترکیبات اکسیدی مانند سیمان، بتن، آجر،آجر های نسوز و شیشه سرامیک هستند. خواص سرامیک ها بستگی به درصد پیوندهای کووالان و یونی موجود بین اتم های تشکیل دهنده آن ها دارد و بسیار متفاوت است. استحکام کششی و فشاری مواد سرامیکی تفاوت قابل ملاحظه ای با هم دارند. معمولا استحکام فشاری آن ها حدود 5 تا 10 برابر استحکام کششی است. سرامیک ها معمولا موادی نسبتا سخت و ترد هستند و چکش خواری و شکل پذیری و نیز مقاومت به ضربه آن ها بسیار ضعیف است. به این دلیل از سرامیک ها در مقایسه با فلزات کمتر برای کاربرد های ساختمانی و حمل بار استفاده می شود.

مواد سرامیکی معمولا عایق خوبی برای الکتریسیته و حرارت هستند و از این رو از آن ها به عنوان مواد عایق استفاده می کنند. بسیاری از سرامیک ها دارای مقاومت عالی در دما های بالا و محیط های خورنده خاص هستند. نقطه ذوب سرامیک ها بالا و مقاومت آن ها در مقابل واکنش های شیمیایی بسیار زیاد است. در نتیجه سرامیک ها کاربرد وسیعی در صنایع مختلف پیدا کرده اند.

  سرامیک های تکنیکی

پلیمر ها

مواد مصنوعی یا پلاستیکی از کنار هم قرار گرفتن تعداد زیادی از مولکول های زنجیره ای (ترموپلاستیک) یا شبکه سه بعدی (ترموست) عناصر آلی مانند کربن، هیدروژن، کلر، فلوئور، اکسیژن و نیتروژن تشکیل شده اند. این مواد در طبیعت به صورت آزاد وجود ندارند و اغلب از روش های شیمیایی و پلیمر کردن محصولات نفتی یا کشاورزی تهیه می شوند. اکثر پلیمر ها دارای ساختار غیر بلوری و یا مخلوطی از ساختار بلوری و غیر بلوری هستند. این مواد دارای قابلیت هدایت حرارتی و الکتریکی کم و نیز استحکام پایین هستند و برای استفاده در دما های بالا مناسب نیستند. پلیمر ها در مقابل عوامل و واکنش های شیمیایی در دمای معمولی محیط و در مجاورت هوای آزاد پایدار هستند و چگالی آن ها کم است. مواد پلیمری معمولا در دماهای پایین (زیر صفر) ترد می شوند، ولی در دما های متوسط قابلیت شکل پذیری دارند و در دما های بالاتر ذوب و یا متلاشی می شوند. بعضی از پلیمر ها مانند ترمو پلاستیک ها دارای چکش خواری، شکل پذیری و مقاومت به ضربه عالی هستند، در حالی که ترموست ها خواص عکس آن ها را دارند. پیوند بین مولکولی در پلیمرها از نوع کووالانت است.

 

پلیمر

کامپوزیت ها

 

کامپوزیت ها متشکل از دو یا چند ماده انفرادی و مجزا هستند که می توانند فلزی، سرامیکی، و یا پلیمری باشند. هدف از طراحی این مواد رسیدن به ترکیبی از خواص است که به صورت انفرادی توسط هیچ یک از اجزای سازنده کامپوزیت نشان داده نمی شوند. استفاده از بهترین اجزای سازنده کامپوزیت نیز هدف دیگر طراحی این مواد است. کامپوزیت ها معمولا شامل یک ماده اصلی به نام زمینه و یک ماده پر کننده یا تقویت کننده از انواع مختلف مانند الیاف، ویسکر ها و ذرات هستند. مهمترین کامپوزیت ها، ترکیباتی از موادی با استحکام بالا ولی حساس به ترک (از نوع واد سرامیکی) و پلیمرها هستند. معمول ترین مثال از چنین کامپوزیتی فایبرگلاس است. الیاف شیشه ای بسیار مستحکم هستند ولی در صورت ایجاد ترک در آن ها به آسانی شکسته می شوند. با قرار دادن این الیاف در یک زمینه چسب پلی استر، آن ها از تخریب و شکسته شدن محافظت می شوند. پلی استر بارهای اعمال شده به کامپوزیت را به الیاف شیشه ای منتقل می کند، به گونه ای که استحکام و سفتی آن ها مورد استفاده قرار می گیرد. از الیاف گرافیت و بور نیز به عنوان مواد مقاوم کننده استفاده می شود. این الیاف سفت و مستحکم بوده و در عین حال دارای وزن کم هستند. تاثیر مواد تقویت کننده در کامپوزیت از نوع ذره ای است که از ذرات شن و ماسه درشت در زمینه سیمان تشکیل شده است.


کامپوزیت لانه زنبوری

 

 

از دیگر مواد کامپوزیتی مهم و صنعتی، پلیمر تقویت شده با فیبرهای کربنی CFRP است که در آن رشته های کربنی در یک زمینه پلیمری قرار گرفته اند. این مواد نسبت به مواد تقویت شده با رشته های شیشه ای، سفت تر و محکم تر بوده و در عین حال گران تر هستند. کامپوزیت های CFRP در کاربردهایی نظیر هواپیما سازی و صنایع هوا فضا و وسایل ورزشی (مانند دوچرخه، راکت تنیس، چوب گلف و چوب اسکی) استفاده می شوند.

مواد کامپوزیتی معمولا بر حسب نوع زمینه به سه دسته تقسیم بندی می شوند. در کامپوزیت های زمینه فلزی، زمینه معمولا یک آلیاژ است و تقویت کننده یک {{ترکیب بین فلزی}}، اکسید، کاربید و یا نیترید است. مواد تقویت کننده معمولا قسمت اعظم تنش ها و یا بار ها را تحمل می کنند، در حالی که زمینه، مواد تقویت کننده را حفظ می کند و نیرو ها را به مواد تقویت کننده منتقل می کند. با کامپوزیت ها می توان موادی سبک وزن با استحکام بالا، چکش خوار و مقاوم در برابر دما و یا ابزار برش سخت مقاوم به ضربه تولید کرد.

مقایسه خواص مواد مهندسی

نمودار های ستونی برای مقایسه چگالی، مدول الاستیسیته، استحکام، چقرمگی و هدایت حرارتی فلزات، سرامیک ها، پلیمرها و کامپوزیت ها آوره شده است.

مقایسه چگالی فلزات، سرامیک ها، پلیمرها و کامپوزیت ها   مقایسه مدول الاستیک فلزات، سرامیک ها، پلیمرها و کامپوزیت ها
مقایسه استحکام کششی فلزات، سرامیک ها، پلیمرها و کامپوزیت ها   مقایسه چقرمگی شکست فلزات، سرامیک ها، پلیمرها و کامپوزیت ها

مقایسه هدایت الکتریکی فلزات، سرامیک ها، پلیمرها و کامپوزیت ها

منابع و پیوندها

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

احمد رزاقیان، خواص فیزیکی مواد مبانی متالورژی فیزیکی، انتشارات دانشگاه بین المللی امام خمینی، 1390.

سید ابراهیم وحدت، شناخت مواد جلد اول نرم بندی مواد مهندسی، انتشارات چرتکه، 1390.

ویلیام دی کلیستر، مبانی علم و مهندسی مواد، ترجمه محمد رضا طرقی نژاد و حامد عسگری، انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان، 1389.

صفحه مهندسی مواد و متالورژی

مجله علمی ویکی پی جی

 

 

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است

دسته بندی مواد مهندسی از دید ndt-ed.org

There are thousands of materials available for use in engineering applications. Most materials fall into one of three classes that are based on the atomic bonding forces of a particular material. These three classifications are metallic, ceramic and polymeric. Additionally, different materials can be combined to create a composite material. Within each of these classifications, materials are often further organized into groups based on their chemical composition or certain physical or mechanical properties. Composite materials are often grouped by the types of materials combined or the way the materials are arranged together. Below is a list of some of the commonly classification of materials within these four general groups of materials...more

دسته بندی مواد مهندسی از دید virginia.edu

Like many other things, materials are classified in groups, so that our brain can handle the complexity. One could classify them according to structure, or properties, or use. The one that we will use is according to the way the atoms are bound together:

Metals: valence electrons are detached from atoms, and spread in an electron sea that glues the ions together. Metals are usually strong, conduct electricity and heat well and are opaque to light (shiny if polished). Examples: aluminum, steel, brass, gold.

Ceramics: atoms behave mostly like either positive or negative ions, and are bound by Coulomb forces between them. They are usually combinations of metals or semiconductors with oxygen, nitrogen or carbon (oxides, nitrides, and carbides). Examples: glass, porcelain, many minerals.

Polymers: are bound by covalent forces and also by weak van der Waals forces, and usually based on H, C and other non-metallic elements. They decompose at moderate temperatures (100 – 400 C), and are lightweight. Other properties vary greatly. Examples: plastics (nylon, Teflon, polyester) and rubber...more

دسته بندی مواد مهندسی structure.ezinemark.com

Having defined the limits of materials that come under our purview, we can classify them in three broad groups according to their nature:

(i) Metals and alloys (ii)   Ceramics and glasses (iii) Organic polymers.

Metals are familiar objects with a characteristic appearance; they are capable of changing their shape permanently, and have good thermal and electrical conductivity. An alloy is a combination of more than one metal. Ceramics and glasses are nonmetallic inorganic substances, which are brittle and have good thermal and electrical insulating properties. Organic polymers are relatively inert and light, and generally have a high degree of plasticity...more

تقسیم بندی مواد مهندسی
طبقه بندی مواد مهندسی
تقسیم بندی مواد
طبقه بندی موا
دسته بندی مواد
برچسب ها: انتخاب مواد مهندسیمواد مهندسیخواص فیزیکی موادپلیمرکامپوزیتسرامیکعلم مواد
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97   ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تاسیسات ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی تهران 97
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تاسیسات ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی تهران ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه صنعت ساختمان و صنایع وابسته مازندران 97
بیستمین نمایشگاه صنعت ساختمان و صنایع وابسته مازندران 97   ...بیشتر
تقویم نمایشگاه های بین المللی سال 1397
نمایشگاه به عنوان يكی از مهمترين بخش های تجاری و اقتصادی ایران با بهره مندی از ف ...بیشتر
دوازدهمین نمایشگاه ساختمان و تاسیسات گرمایشی و سرمایشی زنجان 97
بیستمین نمایشگاه ساختمان و تاسیسات گرمایشی و سرمایشی زنجان 97   ...بیشتر
بیستمین نمایشگاه بین المللی ساختمان شیراز 97
بیستمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان شیراز 97   ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان و راهسازی بیرجند
هفدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان و راهسازی بیرجند 97     ...بیشتر
شانزدهمین نمایشگاه ساختمان و سیستم های گرمایشی و سرمایشی کرمانشاه
شانزدهمین نمایشگاه صنعت ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی کرمانشاه 97 &nb ...بیشتر
یازدهمین نمایشگاه بین المللی سیستم های سرمایشی و گرمایشی ارومیه 97
چهاردهمین نمایشگاه بین المللی سیستم های گرمایشی و سرمایشی ارومیه 97   ...بیشتر
چهاردهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان ارومیه 97
چهاردهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان ارومیه 97     ...بیشتر
چهاردهمین نمایشگاه بین المللی ساختمان کیش 97
چهاردهمین نمایشگاه بین المللی عمران و ساختمان کیش 97     ...بیشتر
راندمان بویلر
شاخص های مؤثر در محاسبات راندمان بویلر، یکی از اساسی ترین ضوابط مؤثر در ارتقا سط ...بیشتر
کتاب موتورخانه بخار شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: موتورخانه بخار/ ق ...بیشتر
مقررات ملّي ساختمان ايران مبحث نوزدهم
دانلود فایل PDF مقررات ملی ساختمان ایران-مبحث نوزدهم-صرفه جویی در مصرف انرژی ...بیشتر
راه اندازی سختی گیر نیمه اتوماتیک رزینی
دستور العمل راه اندازی سختی گیر های نیمه اتوماتیک رزینی سختی گیرهای رزینی از ...بیشتر
جانمایی بویلر در موتورخانه
براي عملکرد مناسب بويلرها و تجهيزات وابسته بايد فضاي کافي را در موتورخانه به آن ...بیشتر
کتاب انتخاب بویلر شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: انتخاب بویلر/ قرب ...بیشتر
مراحل آموزش و نگهداری دیگ های بخار سیار
مقدمه از دیرباز استفاده از تجهیزات مولد بخار در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت ...بیشتر
معرفی کتابچه دیگ آبگرم شرکت پاکمن
راه اندازی آموزش و بهره برداری از   Hot Water Boilers   ...بیشتر
معرفی کتابچه موتور خانه استخر
نام مقاله: کتابچه موتور خانه استخر نام نویسنده: دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن ...بیشتر
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار براي استفاده بهينه از بویلر ...بیشتر