TỔNG QUAN VỀ NHÔM VÀ HỢP KIM NHÔM
Nhôm kim loại
Nhôm là một loại kim loại nhẹ, có khối lượng riêng chỉ bằng một phần ba so với thép và nhỏ hơn đồng, với tỷ số độ bền trên khối lượng cao, giúp nó trở thành vật liệu phổ biến trong sản xuất Trên thế giới hiện có hơn 1600 vật liệu kỹ thuật, trong đó có 300 loại nhôm và hợp kim nhôm, với hơn 50 mác nhôm thông dụng Hợp kim nhôm ban đầu được sử dụng để thay thế gang đúc và hợp kim đồng nhờ khả năng chống ăn mòn tốt trong nhiều môi trường Hiện nay, nhôm ngày càng thay thế nhiều vật liệu khác, đặc biệt trong ngành hàng không và vũ trụ để giảm trọng lượng Trong ngành công nghiệp ô tô và hóa chất, nhôm cũng được ưa chuộng thay cho thép do tính chống ăn mòn của nó Với tính ứng dụng cao, nhôm đang ngày càng được sử dụng rộng rãi, và các nghiên cứu nhằm cải thiện tính chất cơ lý, hóa của vật liệu này đã thu hút sự quan tâm toàn cầu trong những năm gần đây.
Nhôm là một kim loại có độ dẻo cao, khả năng biến dạng lớn và tính dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, đứng thứ hai thế giới về mức độ sử dụng chỉ sau thép Đây là nguyên tố có trữ lượng lớn thứ ba trong vỏ trái đất, có nguồn gốc từ bauxite Bauxite được chuyển đổi thành oxit nhôm (alumina) qua quy trình Bayer, quy trình này đã được áp dụng từ năm 1886 và các tính năng cơ bản của nhôm nguyên chất không thay đổi kể từ khi Karl Josef Bayer được cấp bằng sáng chế tại Đức.
Khi tiếp xúc với không khí, nhôm hình thành lớp oxit nhôm bảo vệ, giúp chống ăn mòn hiệu quả trong môi trường kiềm và nước biển Đặc biệt, nhôm có độ dẫn nhiệt gấp ba lần thép, làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng truyền nhiệt, bao gồm cả hệ thống làm mát và sưởi ấm Bên cạnh đó, nhôm an toàn và không độc hại, nên được ưa chuộng trong việc chế tạo dụng cụ nấu ăn và đồ dùng nhà bếp.
Nhôm và đồng đều có khả năng dẫn điện cao, nhưng độ dẫn điện của nhôm chỉ đạt 62% so với đồng Tuy nhiên, khối lượng của nhôm chỉ bằng 1/3 khối lượng đồng khi so sánh dây dẫn có cùng đường kính Do đó, trong ngành điện, số lượng dây dẫn bằng nhôm thường gấp hai lần so với dây dẫn bằng đồng.
Nhôm có khả năng phản xạ cao đối với tia hồng ngoại và tia cực tím, với độ phản xạ ánh sáng lên tới 80% Nhờ vào tính năng này, nhôm được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất thiết bị chiếu sáng Bên cạnh đó, nhôm còn là vật liệu cách nhiệt hiệu quả, giúp ngăn chặn tia sáng vào mùa hè và giữ ấm trong mùa đông Điều này không chỉ mang lại hiệu quả năng lượng mà còn tạo nên vẻ đẹp sáng bóng trong trang trí nội thất.
Tính chất cơ học của nhôm
Nhôm là vật liệu có độ dẻo và khả năng biến dạng cao mà không bị hư hỏng, cho phép chế tạo nhiều chi tiết phức tạp thông qua các công nghệ như cán, kéo, ép chảy và kéo dây Ngoài ra, nhôm còn có tính khả đúc tốt nhờ nhiệt độ nóng chảy thấp và độ co ngót thấp, giúp việc đúc các chi tiết chính xác trở nên dễ dàng và mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Giới hạn bền kéo của nhôm thường khoảng 90 MPa, nhưng có thể tăng lên đến 690 MPa khi nhôm được hợp kim hóa với một số kim loại khác.
Hợp kim nhôm
Khi nhôm được hợp kim hóa với các nguyên tố như đồng, thiếc, ma giê, silic, măng gan và một lượng nhỏ crom, titan, zirconi, chì, bismuth, niken, tính chất cơ, lý, hóa của hợp kim nhôm sẽ thay đổi đáng kể Những thay đổi này bao gồm độ dẫn điện, dẫn nhiệt, khả năng chống ăn mòn và đặc biệt là cơ tính Do đó, việc kiểm soát quá trình hợp kim hóa là rất quan trọng để đạt được các đặc tính mong muốn cho ứng dụng.
% các nguyên tố hợp kim đóng vai trò quan trọng trong việc thay đổi tính chất cơ học của hợp kim nhôm
Hệ thống ký hiệu hợp kim nhôm
Theo tiêu chuẩn Việt Nam 1659-75, ký hiệu hợp kim nhôm bắt đầu bằng chữ
Al, tiếp theo là ký hiệu của nguyên tố hợp kim cùng chỉ số % của nó, ví dụ AlCu5Mg, Al99, Al99,5
Theo tiêu chuẩn Hoa kỳ (AA-Aluminum Association) xxxx (hợp kim nhôm biến dạng) và xxx.x (hợp kim nhôm đúc), theo bảng 1.1
Bảng 1.1 Hệ thống ký hiệu hợp kim nhôm
Hợp kim nhôm biến dạng Hợp kim nhôm đúc
1 1xxx Al sạch 1xx.x Al sạch thương phẩm
2 2xxx Al-Cu; Al-Cu-Mg 2xx.x Al-Cu
3 3xxx Al-Mn 3xx.x Al-Si-Mn, Al-Si-Cu
4 4xxx Al-Si 4xx.x Al-Si
5 5xxx Al-Mg 5xx.x Al-Mg
6 6xxx Al-Mg-Si 6xx.x -
7 7xxx Al-Zn-Mg, Cu 7xx.x Al-Zn
8 8xxx Các nguyên tố khác
Hợp kim nhôm được phân chia thành hai loại chính: hợp kim nhôm biến dạng và hợp kim nhôm đúc, dựa trên giản đồ trạng thái của nhôm và các nguyên tố hợp kim Hình 1.1 minh họa rõ ràng các vùng thành phần của hai loại hợp kim này.
Hình 1.1 Phân loại hợp kim Al theo giản đồ pha
Tính chất của hợp kim nhôm
Hợp kim nhôm có khối lượng riêng nhỏ khoảng 2,7g/cm³, nhẹ hơn một phần ba so với thép cùng thể tích, điều này rất quan trọng trong các ngành cần thiết bị nhẹ như hàng không, vũ trụ và vận tải Ngoài ra, hợp kim nhôm còn có tính chống ăn mòn cao nhờ lớp oxit nhôm tự nhiên hình thành trên bề mặt, cho phép sử dụng trong nhiều lĩnh vực mà không cần sơn bảo vệ Để tăng cường khả năng chống ăn mòn, lớp oxit nhôm có thể được làm dày hơn thông qua quá trình anod hóa.
Tính dẫn điện của hợp kim nhôm chỉ đạt khoảng 2/3 so với đồng, nhưng nhờ vào trọng lượng nhẹ hơn, hợp kim nhôm được ưa chuộng hơn trong việc truyền tải điện Việc sử dụng dây nhôm giúp giảm thiểu trọng lượng và khả năng chịu nhiệt tốt hơn, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng điện.
Hợp kim nhôm có tính dẻo cao, giúp dễ dàng chế tạo thành các sản phẩm như dây, tấm, lá, băng, và màng mỏng Tính năng này cho phép ép chảy thành các thanh với biên dạng đặc biệt, thường được sử dụng trong khung cửa và các loại tấm tản nhiệt.
Nhiệt độ nóng chảy của nhôm và hợp kim nhôm tương đối thấp, thuận tiện cho quá trình nấu chảy khi đúc, nhưng hạn chế khả năng sử dụng ở nhiệt độ cao hơn 300 oC - 400 oC Độ bền và độ cứng của chúng thấp hơn so với thép, tuy nhiên có thể cải thiện tính chất này thông qua các phương pháp hóa bền.
Xử lý nhiệt hợp kim nhôm
Ký hiệu trạng thái gia công và hóa bền của hợp kim nhôm, các nước phương Tây dùng các ký hiệu sau:
H- Hóa bền bằng biến dạng nguội, H11- H19 thuần thúy biến dạng nguội,
H22-H29 sau biến dạng nguội có ủ hồi phục, H32-H39 sau biến dạng nguội ủ ổn định hóa
T- Tôi và hóa già, T1- Sau biến dạng nóng tiến hành tôi rồi hóa già tự nhiên,
T2 - Ủ, T3 - sau tôi đưa biến dạng nguội rồi hóa già tự nhiên, T4 - tôi và hóa già tự nhiên, T5 – sau biến dạng nóng mang đi tôi rồi hóa già tự nhiên, T6
Sau quá trình biến dạng nóng, tôi đã trải qua quá trình hóa già tự nhiên ở T7 Tiếp theo, ở T8, tôi thực hiện hóa già sau khi biến dạng T9 đánh dấu giai đoạn hóa già nhân tạo sau khi tôi đã trải qua biến dạng nguội Cuối cùng, tôi hoàn thành quá trình hóa già nhân tạo trước khi tiến hành biến dạng nguội.
Mục đích của gia công nhiệt luyện là thay đổi cấu trúc bên trong của chi tiết, từ đó cải thiện các tính chất cơ lý của nó Hợp kim nhôm, với khả năng chịu nhiệt tốt và độ bền cao, là một trong những vật liệu thường được áp dụng quy trình này để nâng cao hiệu suất sử dụng.
Nhiệt luyện hóa bền hợp kim nhôm bao gồm các chuyển biến thù hình, dựa trên khả năng hình thành dung dịch rắn quá bão hòa và quá trình phân hóa sau đó để tạo ra các pha phân tán bền Các phương pháp nhiệt luyện chính của hợp kim nhôm bao gồm ủ, tôi và hóa già.
Ủ nhôm và hợp kim nhôm là quá trình nhiệt luyện quan trọng, bao gồm việc nung nóng hợp kim đến nhiệt độ nhất định, giữ nhiệt trong một khoảng thời gian và sau đó làm nguội chậm Mục đích của quá trình này là đạt được tổ chức cân bằng cho vật liệu Trong nhôm và hợp kim nhôm, các dạng tổ chức không cân bằng thường gặp có thể ảnh hưởng đến tính chất cơ học và hiệu suất của sản phẩm.
- Tổ chức không cân bằng sau đúc gồm thiên tích, các tổ chức cùng tinh hoặc bao tinh thừa…
- Tổ chức không cân bằng sau biến dạng dẻo
- Tổ chức không cân bằng sau nhiệt luyện
Khử bỏ các dạng tổ chức không cân bằng này, có các công nghệ ủ tương ứng sau:
Đồng đều hóa là quá trình nhiệt luyện đầu tiên sau khi đúc, trong đó chi tiết được nung nóng đến nhiệt độ đồng đều hóa, giữ nhiệt trong một khoảng thời gian nhất định và sau đó tiến hành làm nguội.
Nguyên tắc chọn nhiệt độ ủ đồng đều hóa, cần đảm bảo năng suất cao, chất lượng tổ chức nhận được tốt
Theo giản đồ hình 1.2, nhiệt độ ủ đồng đều hóa được chọn trong khoảng
Hình 1.2 Giản đồ chọn nhiệt độ đồng đều hóa đđ
Làm nguội sau khi giữ nhiệt có thể thực hiện trong lò hoặc ngoài không khí Việc làm nguội nhanh giúp đảm bảo độ dẻo cao và tăng cường hiệu ứng ép khi gia công áp lực.
Khi đồng đều hóa các hợp kim nhôm chứa kim loại chuyển tiếp, xảy ra hai quá trình:
Quá trình hòa tan các nguyên tố hợp kim thông thường như Cu, Zn, Mg, Si vào dung dịch rắn là bước đầu tiên, giúp đồng đều hóa thành phần trong thỏi kim loại.
Quá trình thứ hai bao gồm tiết ra các nguyên tố kim loại chuyển tiếp như
Các kim loại chuyển tiếp như Mn, Ti, Zr thường xuất hiện dưới dạng hợp chất liên kim loại Quá trình hình thành này xảy ra do khả năng của các kim loại này trong việc tạo ra dung dịch rắn quá bão hòa trong nhôm ngay từ giai đoạn kết tinh từ thể lỏng.
Các pha liên kim loại chứa kim loại chuyển tiếp nhỏ mịn, phân bố đồng đều có tác dụng nâng cao độ bền và nhiệt độ kết tinh lại
Chế độ đồng đều hóa không chỉ tăng độ dẻo mà còn có nhiều tác động tích cực khác, như làm nhỏ hạt và tăng hiệu ứng ép Đặc biệt, đối với nhiều loại hợp kim, nó còn cải thiện khả năng chống ăn mòn dưới ứng suất.
Hợp kim nhôm hệ Al-Mg
Nhôm tương tác với magie (Mg) theo giản đồ pha dạng cùng tinh, với thành phần 33% Mg Ở nhiệt độ cùng tinh, độ hòa tan của Mg đạt 17,4% Hợp chất hóa học giàu nhôm nhất là β (Al3Mg2) Khi kết tinh không cân bằng do làm nguội nhanh, cùng tinh α + β (Al3Mg2) sẽ xuất hiện ở những hợp kim có thành phần khoảng 5-6%.
Mg [2] Để loại bỏ tổ chức không cân bằng này, người ta dùng phương pháp ủ đồng đều hóa
Khi hợp kim chứa các thành phần như Mg, Si và Fe, có khả năng xuất hiện các pha như Mg2Si cùng với các pha phức tạp khác như AlFeSiMn trong cấu trúc của chúng.
Magie (Mg) có khả năng tăng cường độ bền cho hợp kim một cách hiệu quả Khi hàm lượng Mg trong hợp kim tăng lên, độ bền cũng gia tăng và đạt mức tối đa khi có 16% Mg Mặc dù độ dẻo giảm khi hàm lượng Mg tăng, nhưng vẫn duy trì giá trị khá cao ở nồng độ từ 11-12% Mg.
Hiệu quả hóa bền do nhiệt luyện đạt cao khi hàm lượng Mg vượt quá 8% Tuy nhiên, việc tăng hàm lượng Mg có thể làm cho hợp kim trở nên nhạy cảm với ăn mòn do ứng suất, ảnh hưởng đến khả năng ứng dụng thực tế.
Hình 1.5 Giản đồ pha Al-Mg
Hình 1.6 Ảnh hưởng của Mg đến cơ tính của Al
Tổ chức của những pha hợp kim này đặc trưng bởi mạng pha β (Al 3 Mg 2 ) bao quanh hạt α
Trong kỹ thuật thường ứng dụng các hợp kim với lượng Mg nhỏ hơn 6%
Do lượng Mg nhỏ và hiệu ứng hóa bền khi tôi và hóa già quá nhỏ thường bị bỏ qua, việc hợp kim hóa thêm Mn và Ti là cần thiết để nâng cao chất lượng của chúng.
Mn và Cr là những nguyên tố quan trọng giúp tăng cường độ bền của hợp kim, với khoảng 0,3 ÷ 0,5% Mn hoặc 0,1 ÷ 0,2% Cr có thể nâng cao giới hạn bền thêm 20 ÷ 25 MPa Chúng tương tác với Al để tạo ra các pha Al 6 Mn và Al 7 Cr, giúp tăng nhiệt độ kết tinh lại, giảm kích thước hạt và cải thiện độ bền Các nguyên tố như Ar và Ti có tác dụng làm nhỏ hạt, ngăn cản sự hình thành vết nứt khi hàn và nâng cao tính chất cơ học của mối hàn Hơn nữa, chúng còn ngăn cản pha β (Al 3 Mg 2) phân bố theo dạng mạng ở biên giới hạt α, từ đó cải thiện khả năng chống ăn mòn dưới tác dụng của ứng suất.
Si với một lượng nhỏ có tác dụng tốt, cải thiện tính hàn
Na là nguyên tố có hại Do độ hòa tan trong nhôm vô cùng nhỏ, khi kết tinh
Na tiết ra ở vùng giữa các nhánh cây, tạo thành lớp có nhiệt độ nóng chảy thấp, khoảng 96 ̊ C Tổ chức này là nguyên nhân gây ra nứt nóng
Fe và Cu là những tạp chất có hại Đồng làm tăng bền hợp kim không đáng kể nhưng làm giảm mạnh khả năng chống ăn mòn
Người ta quy định lượng Cu trong hợp kim nhôm với magie không vượt quá 0,05 ÷ 0,1%
Khi được bổ sung một lượng nhỏ kẽm, hợp kim Al-Mg có khả năng nâng cao giới hạn chảy và chống ăn mòn dưới ứng suất Các hợp kim này nổi bật với cơ tính tổng hợp tốt, độ bền cao, độ dẻo lớn, tính ổn định chống ăn mòn và khả năng hàn tốt Thêm vào đó, chúng còn có khả năng chống rung động hiệu quả và giới hạn mỏi đáng kể, gần tương đương với họ đura.
Một nhược điểm của hợp kim này là giới hạn chảy thấp Để cải thiện giới hạn chảy, có thể tăng hàm lượng Mg và sử dụng nguyên tố hợp kim, đồng thời áp dụng biến cứng với mức độ biến dạng từ 20-30%.
Tổng quan về hợp kim nhôm AA5083
Hợp kim nhôm thương mại AA5083 là một trong những mác vật liệu của hợp kim nhôm hệ Al-Mg được ứng dụng rộng rãi trong đời sống Nó đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp, được sử dụng để chế tạo vỏ thùng, chi tiết xe hơi, các bộ phận phức tạp trên máy bay và vỏ tàu Do đặc thù là hợp kim nhôm biến dạng không thể hóa bền bằng nhiệt luyện, nên để nâng cao độ bền của vật liệu, người ta thường áp dụng phương pháp hóa bền biến dạng.
Si Fe Cu Mn Cr Zn Mg Al
Hình 1.7 Thành phần hợp kim AA5083
Bảng 1.2 Tính chất vật lý và cơ tính của hợp kim nhôm AA5083
Giới hạn kéo (MPa) 242 Sự dãn nở nhiệt 23.7x10 -6 /K Giới hạn chảy (Mpa) 145 Nhiệt độ sôi 650 o C Độ giãn dài tương đối 12% Hệ số dẫn nhiệt 138W/m.K
Mô đun đàn hồi (Gpa) 70 Điện trở 0.0495x10 -6 Ω.m
Hợp kim nhôm AA5083 là một loại hợp kim nhôm biến dạng không hóa bền thuộc hệ Al-Mg, được xử lý hóa bền qua quá trình làm lạnh Đây là loại hợp kim nhôm nhẹ nhất với độ bền trung bình, có thể cải thiện độ bền thông qua biến dạng nguội Hợp kim này có tính hàn tốt, khả năng biến dạng nóng và nguội hiệu quả Ngoài ra, AA5083 còn nổi bật với khả năng chống ăn mòn, bao gồm cả khả năng chống ăn mòn trong môi trường nước muối và nước biển, có thể được cải thiện thêm bằng phương pháp anod hóa.
Magiê (Mg) là nguyên tố quan trọng trong quá trình hóa bền hợp kim, giúp tăng cường độ bền của đồng mà không làm giảm độ dẻo nhờ vào việc tạo thành dung dịch rắn Độ hòa tan của Mg trong nhôm (Al) là 17.4% ở 577 oC và 2.95% ở 250 oC, với hàm lượng thấp, Mg hòa tan hoàn toàn vào Al, tạo ra dung dịch rắn α có độ bền cao hơn nhôm nguyên chất Trong hợp kim, Mg không chỉ tăng cường độ bền mà còn ảnh hưởng đến tốc độ đông đặc Tuy nhiên, hàm lượng Mg cao có thể dẫn đến sự hình thành pha kết tủa β (Mg2Al3) không có lợi Để tránh hiện tượng này, người ta thường hạn chế hàm lượng Mg dưới 4% nhằm giảm thiểu nhạy cảm với ăn mòn tinh giới và ăn mòn ứng suất Sự hiện diện đồng thời của Mg và Si có thể tạo ra pha Mg2Si từ dung dịch rắn α, giúp tăng cường độ bền cho hợp kim.
Hàm lượng Si thấp trong hợp kim AA5052 dẫn đến việc tạo ra pha Mg2Si không nhiều, do đó, tác dụng hóa bền của hợp kim này không đáng kể Việc tăng cường độ dẻo của hợp kim sẽ bị giảm mạnh khi có sự hiện diện của nhiều pha.
Sắt (Fe) là một tạp chất thường có mặt với hàm lượng 0.1-0.4% trong hợp kim nhôm, đặc biệt là các hợp kim nhôm biến dạng Sắt có thể xâm nhập vào hợp kim nhôm từ nguyên liệu ban đầu hoặc do hòa tan trong quá trình nấu luyện Sự hiện diện của sắt ảnh hưởng mạnh đến tính chất cơ học, lý tính và đặc tính công nghệ của hợp kim, khi tương tác với nhôm tạo thành pha Al3Fe rất giòn, kết tinh dưới dạng hình kim thoi Mặc dù chỉ cần hàm lượng Fe rất nhỏ, nhưng nó có thể làm tăng độ bền và độ cứng của hợp kim, đồng thời giảm tính dẻo - một chỉ tiêu quan trọng Hơn nữa, hợp kim nhôm chứa sắt còn làm tăng nhiệt độ kết tinh lại và gia tăng sự nhạy cảm với ăn mòn điện hóa do chênh lệch thế điện cực giữa Al và FeAl3.
Silic (Si) hòa tan rất ít vào nhôm, chỉ 1.65% ở 577 oC và 0.05% ở 250 oC Trong hợp kim nhôm biến dạng, hàm lượng Si thường dao động từ 0.2-1.2% Khi hàm lượng Si thấp, nó hòa tan vào nhôm, tạo ra dung dịch rắn có độ bền cao hơn nhôm nguyên chất nhưng vẫn giữ được độ dẻo tốt Tuy nhiên, khi hàm lượng Si tăng, sẽ hình thành cùng tinh (α+Si) với các hạt Si dạng kim hoặc hạt, dẫn đến độ bền cao hơn nhưng độ dẻo kém Sự hiện diện đồng thời của Fe và Si tạo ra các pha liên kim loại giòn dạng xương cá α(Al-Fe-Si) và β(Al-Fe-Si), làm giảm độ dẻo và tính ổn định chống ăn mòn của hợp kim nhôm.
Khi hàm lượng Si trong hợp kim tăng, hệ số giãn nở nhiệt và độ dẫn nhiệt của hợp kim sẽ giảm, đồng thời tính chảy lỏng của hợp kim được cải thiện.
Mangan (Mn) giúp giảm tác hại của sắt (Fe) và tăng cường khả năng chống ăn mòn ứng suất Theo giảng đồ pha Al-Mn, Mn có thể hòa tan trong nhôm, hình thành dung dịch α, với độ hòa tan tối đa đạt 1.8% ở 650°C, nhưng nhanh chóng giảm trong khoảng nhiệt độ 450-650°C, vùng nhiệt độ tôi của nhiều hợp kim nhôm công nghiệp Ngoài ra, sự hiện diện của Fe và Si cũng làm giảm độ hòa tan của Mn trong dung dịch rắn α.
Chromium (Cr) được bổ sung vào hợp kim nhôm AA5083 nhằm tăng cường độ dai va đập, độ cứng và khả năng chống ăn mòn tinh giới cũng như ăn mòn khí quyển, ngay cả trong môi trường nước biển Hàm lượng đồng (Cu) khoảng 0.10% giúp giảm thiểu hiện tượng ăn mòn cục bộ Trong khi đó, kẽm (Zn) với hàm lượng khoảng 0.10% không ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chống ăn mòn nhưng lại cải thiện khả năng đúc và độ bền của hợp kim.
Hợp kim nhôm AA5083 sau khi đúc được ủ đồng đều hóa để giảm thiểu các thiên tích và tổ chức tinh thừa Phôi sau khi cán có các dạng ký hiệu như H1x (x từ 1 đến 9) cho biến dạng nguội thuần túy, H2x (x từ 2 đến 9) cho biến dạng nguội rồi ủ hồi phục, và H3x (x từ 2 đến 9) cho biến dạng nguội rồi ổn định hóa Sau đó, phôi được đóng gói thành tấm thương mại để bán ra thị trường Do đó, phôi thường được mua ở trạng thái biến dạng thuần túy H1x, giúp tăng cường độ bền cho hợp kim này thông qua quá trình hóa bền biến dạng.
Cần khảo sát quá trình ủ hồi phục và ủ kết tinh để loại bỏ các yếu tố ảnh hưởng đến nghiên cứu công nghệ gia công chế tạo Nghiên cứu này sẽ tìm hiểu về khoảng nhiệt độ và tác động của nó đến quá trình này.
Quá trình ủ hồi phục và ủ kết tinh lại là hai giai đoạn quan trọng trong gia công kim loại, nhằm tìm ra nhiệt độ tối ưu cho các bước tiếp theo Ủ hồi phục giúp giảm sai lệch mạng và ứng suất dư, ổn định tổ chức lệch, trong khi tính chất vật lý chỉ thay đổi nhẹ Đối với hợp kim nhôm AA5083, ủ kết tinh lại nhằm thu được tổ chức kết tinh không hoàn toàn, thường được thực hiện ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ kết thúc kết tinh Quá trình này tạo ra các hạt mới đồng đều, hỗ trợ cho các quá trình biến dạng sau Đặc biệt, độ hạt trong tổ chức vi mô có ảnh hưởng lớn đến cơ tính của vật liệu Các yếu tố chính ảnh hưởng đến tổ chức tế vi trong quá trình ủ bao gồm ba yếu tố quan trọng.
Mức độ biến dạng của kim loại dẻo ảnh hưởng đến kích thước hạt sau khi ủ kết tinh; biến dạng mạnh dẫn đến hạt nhỏ hơn do sự xô lệch mạng tạo ra nhiều mầm Để đạt được hạt nhỏ khi kết tinh, người ta thường cố gắng thực hiện biến dạng với lượng ép lớn Ngược lại, biến dạng nhỏ với lượng ép từ 2-8% chỉ tạo ra ít vùng xô lệch, dẫn đến hạt lớn và được gọi là độ biến dạng tới hạn, thường cần tránh.
Nhiệt độ ủ: nhiệt độ ủ càng cao tốc độ tạo mầm và phát triển mầm đều tăng nhưng tốc độ phát triển tăng nhanh hơn nên hạt to nên
Thời gian giữ nhiệt: Thời gian giữ nhiệt tại nhiệt độ ủ càng dài càng có điều kiện cho hạt phát triển nên hạt càng lớn
Nhiệt độ kết tinh lại là nhiệt độ tối thiểu để quá trình kết tinh xảy ra với tốc độ đáng kể, bao gồm việc tạo và phát triển mầm Quá trình này phụ thuộc vào sự dịch chuyển của nguyên tử, do đó, nhiệt độ kết tinh lại liên quan chặt chẽ đến nhiệt độ nóng chảy của kim loại, được thể hiện qua một mối quan hệ cụ thể.
Hệ số a trong công thức Tktl = a.Ts phụ thuộc vào độ sạch kim loại, mức độ biến dạng và thời gian giữ nhiệt Đối với kim loại nguyên chất kỹ thuật, a khoảng 0.4, trong khi kim loại tinh khiết có a từ 0.2 đến 0.3, và hợp kim là dung dịch rắn có a từ 0.5 đến 0.8 Khi độ biến dạng lớn hơn 40-50% và thời gian giữ nhiệt khoảng 1-2 tiếng, hệ số a sẽ giảm nếu độ biến dạng và thời gian ủ tăng Việc tính toán nhiệt độ ủ để khôi phục các tính chất ban đầu của kim loại và hợp kim là rất quan trọng trong công nghệ gia công kim loại Do đó, cần khảo sát khoảng nhiệt độ ủ phù hợp cho hợp kim nhôm AA5083.
Phương pháp hóa bền với hợp kim nhôm
Các phương pháp hóa bền tạo ra các yếu tố cản trở và sản sinh lệch, là nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng hóa bền ở vật liệu Một số phương pháp hóa bền cho vật liệu kim loại đã được nghiên cứu và áp dụng.
Hóa bền biến dạng xảy ra khi mật độ lệch tăng lên trong quá trình biến dạng, dẫn đến sự dồn ứ và cản trở chuyển động của các lệch khác Khi chuyển động qua nhiều hệ trượt, các lệch gặp phải chướng ngại vật, tạo thành rừng lệch, làm cho việc di chuyển trở nên khó khăn hơn Để tiếp tục chuyển động, các lệch cần vượt qua nhau, điều này yêu cầu tăng ứng suất Trường ứng suất từ các lệch bị dồn ứ không chỉ cản trở sự sản sinh và di chuyển của các lệch khác mà còn là nguyên nhân chính dẫn đến hóa bền biến dạng Mối quan hệ giữa mật độ lệch và giới hạn bền của vật liệu được thể hiện qua công thức Δσy = M.α.G.b, trong đó M là hệ số Taylor, G là mô đun cắt, b là véc tơ Burgers, và ρD là mật độ lệch.
- Biên giới hạt vừa là nguồn lệch, vừa là chướng ngại vật ngăn cản sự chuyển động của lệch góp phần dẫn đến hóa bền biến dạng
Hóa bền dung dịch rắn là quá trình khi nguyên tố thứ hai hòa tan vào mạng tinh thể kim loại, tạo ra dung dịch rắn thay thế hoặc xen kẽ, từ đó làm tăng độ bền và độ cứng của hợp kim Tuy nhiên, hiệu ứng này thường đi kèm với sự giảm độ dẻo và độ dai, vì vậy việc lựa chọn hàm lượng phần trăm nguyên tố hợp kim cần được tối ưu hóa để đạt được độ bền cao nhất mà vẫn giữ được độ dẻo và độ dai của hợp kim.
Việc tạo ra các pha cứng phân tán trong hợp kim có thể được thực hiện bằng cách thêm một số nguyên tố với hàm lượng nhỏ Những pha hợp chất cứng này có kích thước rất nhỏ và độ phân tán cao, giúp cản trở sự chuyển động của các hạt trong hợp kim, từ đó nâng cao độ bền và tính chất cơ học của vật liệu.
24 của lệch, gây hiệu ứng tăng độ bền và độ cứng, đồng thời làm giảm độ dẻo của hợp kim
Làm nhỏ hạt trong hợp kim hóa giúp giảm kích thước tinh thể, dẫn đến việc tăng diện tích bề mặt biên giới hạt Hiện tượng này tạo ra hiệu ứng tăng bền theo nguyên lý Hall-Petch, góp phần cải thiện tính chất cơ học của hợp kim.
Cơ chế tăng bền do làm nhỏ hạt mang lại nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm việc nâng cao đồng đều các chỉ tiêu độ bền, độ dẻo và độ dai của hợp kim Khi kích thước hạt nhỏ hơn, nguy cơ hình thành vết nứt tại biên giới hạt giảm, nhờ vào việc giảm thiểu sự tập trung ứng suất cục bộ và sự tập trung các đường lệch.
Vai trò của biên giới hạt trong đa tinh thể là rất quan trọng, vì chúng ngăn chặn chuyển động lệch và tạo thành một tập hợp lệch Tập hợp lệch này tạo ra một trường ứng suất bổ sung khi có ngoại lực tác động Khi lực này đủ mạnh, nó kích thích các nguồn lệch trong các hạt lân cận, cho phép quá trình biến dạng dẻo truyền từ hạt này sang hạt khác Tuy nhiên, quá trình này trở nên khó khăn hơn khi kích thước hạt giảm, do số lượng lệch trong tập hợp giảm và trường ứng suất bổ sung yếu đi Mối quan hệ giữa ứng suất chảy của đa tinh thể và kích thước hạt d được mô tả bởi biểu thức Hall-Petch.
Công thức (1.2) mô tả mối quan hệ giữa độ bền của vật liệu và kích thước hạt, trong đó σy là giới hạn chảy, σ0 là ứng suất ban đầu, và ky là hằng số liên quan đến cấu trúc biên giới hạt Đặc biệt, độ bền của vật liệu tăng lên mà không làm thay đổi thành phần hóa học của nó.
Công thức này áp dụng cho kích thước hạt từ 20 nm đến 10 microns, mô tả mối quan hệ giữa lệch và kích thước hạt Vật liệu cấu trúc nano có hạt nhỏ, khiến sự hoạt động của lệch ở biên giới hạt diễn ra mạnh mẽ hơn so với bên trong hạt Do đó, với kích thước hạt rất nhỏ, vật liệu nano có độ bền cao nhờ vào sự khó khăn trong chuyển động của lệch ở biên giới hạt Độ cứng và độ bền của kim loại phụ thuộc vào kích thước hạt và cấu trúc vi mô, với kim loại có kích thước hạt nhỏ hơn 10 nm và cấu trúc dạng {111} có độ cứng và độ bền cao hơn Quy luật này được thể hiện qua lý thuyết Hall-Petch, thúc đẩy nghiên cứu và phát triển phương pháp làm nhỏ hạt để cải thiện cơ tính của vật liệu.
Hợp kim nhôm AA5083 là loại hợp kim không thể cải thiện độ bền bằng phương pháp nhiệt luyện Do đó, các phương pháp hóa bền như hóa bền dung dịch rắn hay tạo pha cứng phân tán không thể áp dụng Để nâng cao độ bền của hợp kim này, người ta chủ yếu sử dụng hai phương pháp: hóa bền biến dạng và làm nhỏ hạt.
Tổ chức và tính chất của hợp kim nhôm sau khi biến dạng
Hợp kim nhôm AA5083 có độ dẻo cao, dễ dàng trong quá trình gia công áp lực, cho phép tạo hình sản phẩm hiệu quả Quá trình biến dạng dẻo không chỉ tạo hình mà còn làm biến đổi cấu trúc vật liệu, ảnh hưởng đến tính chất của nó Sau khi biến dạng, hợp kim nhôm thể hiện các đặc điểm nổi bật như định hướng hình học của hạt và các phần tử pha thứ hai, tạo ra định hướng tinh thể học và TEXTUA biến dạng, đồng thời tăng mật độ lệch và đồng nhất tổ chức, giúp giảm thiểu khuyết tật đúc.
Sự định hướng hình học của hạt và các phần tử pha thứ hai chịu ảnh hưởng từ quá trình gia công biến dạng và phương pháp định hình tinh thể, dẫn đến sự xuất hiện của các hình dạng khác nhau Chẳng hạn, trong quá trình kéo dây, các dây kim loại tinh thể có hình dạng dẹt dài như sợi, thớ Các phần tử pha liên kim loại sẽ phân bố tương ứng với sự định hướng của hạt, sắp xếp kéo dài theo phương biến dạng chính.
Sự định hướng tinh thể học trong quá trình gia công biến dạng nhôm chủ yếu diễn ra theo hệ trượt {111} Quá trình cán cho thấy sự định hướng theo chiều trục của các phương tinh thể [111] và [100], với đa số các hạt hướng theo phương [111] song song với trục cán, trong khi 5-30% các hạt còn lại hướng theo phương [100] Đối với các tấm cán, quan sát cho thấy sự định hướng TEXTUA (110) [112], trong đó các mặt (110) của hạt song song với mặt tấm cán và phương [112] song song với phương cán Mức độ TEXTUA biến dạng được xác định bởi số lượng các hạt có định hướng tinh thể theo phương biến dạng, và mức độ này tăng lên khi nhiệt độ và mức biến dạng tăng đến một giá trị giới hạn.
Trong trạng thái ủ, mật độ lệch trong hợp kim nhôm dao động từ 10^7 đến 10^8 cm^-2 Sau khi gia công biến dạng, mật độ lệch có thể tăng lên tới 10^10 - 10^11 cm^-2 Tổ chức lệch trong hợp kim nhôm phụ thuộc vào trạng thái biến dạng; trong biến dạng nguội, tổ chức này có hình dạng tổ ong với biên giới các ô là các búi lệch, trong khi đó, ở trung tâm ô có mật độ lệch nhỏ với các lệch phân bố rời rạc Sau quá trình biến dạng nóng, tổ chức lệch trong nhôm thay đổi do quá trình hồi phục, tạo thành các vách lệch, tức là biên giới siêu hạt, trong khi bên trong thể tích siêu hạt hầu như không chứa lệch Mật độ lệch trong hợp kim nhôm biến dạng nóng thường khá cao.
Phôi sau khi đúc thường gặp khuyết tật như độ hạt không đồng đều, thiên tích thành phần, rỗ co và rỗ khí Trong quá trình gia công, tổ chức của phôi biến đổi, trở nên nhỏ mịn và đồng nhất hơn, với mật độ cao hơn so với trạng thái đúc Biến dạng nóng hoặc nguội giúp giảm thiên tích dạng nhánh cây trong đúc, đồng thời hàn liền các rỗ xốp và bọt khí Tính chất của hợp kim nhôm thay đổi mạnh mẽ sau biến dạng, với tổ chức biến dạng ổn định do nhiệt độ kết tinh cao Nhiệt độ và phương pháp biến dạng ảnh hưởng lớn đến nhiệt độ kết tinh lại của hợp kim nhôm, trong khi biến dạng nguội tạo ra sự hóa hóa bền nhờ tích tụ lệch, giúp tăng độ bền cho chi tiết từ nhôm Tuy nhiên, sau biến dạng, hoạt động hóa học của nhôm gia tăng, nhưng độ nhạy cảm với ăn mòn biên giới và ăn mòn dưới tác dụng của ứng suất lại giảm Tính chất của các chi tiết từ nhôm và hợp kim nhôm sau biến dạng khác nhau theo phương biến dạng, với độ bền và độ dẻo cao nhất theo phương biến dạng chính Đặc biệt, độ bền của tâm nhôm cán theo phương tạo thành 45 độ so với phương cán là nhỏ nhất, cho thấy sự ảnh hưởng của dị hướng cơ tính do tinh thể học.
Ứng dụng của hợp kim nhôm ma giê
Hợp kim nhôm có ứng dụng phong phú trong đời sống, từ sinh hoạt hàng ngày đến các ngành công nghiệp nhẹ và nặng Vai trò của hợp kim nhôm rất quan trọng, với nhiều ứng dụng tiêu biểu trong các lĩnh vực khác nhau.
Hình 1.8 Các ứng dụng hợp kim nhôm trong đời sống
Bảng 1.3 Ứng dụng của hợp kim nhôm
AA5005 (0.8%Mg) Dụng cụ, kiến trúc, dẫn điện,…
AA5052 (0.25 Mg) Gia công tấm kim loại, ống thủy lực, dụng cụ,…
AA5056(5.1% Mg) Vỏ bọc cáp, lớp phủ ngoài cho tấm Magie, khóa kéo,…
Hàn ống áp lực, tàu, thiết bị giao thông vận tải, tháp truyền hình, giàn khoan, máy lạnh tự động,…
AA5154 (3.5% Mg) Bể chứa, bình áp lực,…
AA5152 (5% Mg) Vỏ thân ô tô,…
AA5454 (2.7% Mg) được sử dụng cho bồn chứa các sản phẩm gia nhiệt và bình chịu áp lực AA5456 (5.1% Mg) thích hợp cho bình chịu áp lực, ứng dụng hàng hải và các cấu trúc hàn có độ bền cao AA5652 (2.7% Mg) được dùng để chế tạo bình đựng hóa chất.
Tổng quan về đề tài nghiên cứu
Trong những năm gần đây, nhiều nhóm nghiên cứu đã tập trung vào việc khảo sát tính chất cơ học của hợp kim nhôm Mặc dù có nhiều nghiên cứu về sự thay đổi cơ tính của hợp kim này, nhưng vẫn còn ít công bố đề cập đến sự biến đổi cơ tính của hợp kim nhôm dưới điều kiện ủ.
Nghiên cứu của Mhedhbiet et al [8] đã chỉ ra sự thay đổi tổ chức của hợp kim nhôm 1050 qua quá trình cán nguội và kết hợp cán nguội với ủ Kết quả cho thấy độ bền của vật liệu tăng đáng kể, trong khi độ dẻo giảm dần do mức độ biến dạng giảm sau mỗi lần cán Cụ thể, khi mức độ biến dạng đạt 66%, giới hạn bền kéo là 160 MPa, độ cứng vi mô là 53 HV0.3, nhưng độ giãn dài chỉ đạt 1,75% Sau khi thực hiện cán nguội kết hợp với xử lý nhiệt, cơ tính của hợp kim nhôm thay đổi rõ rệt, với hình ảnh SEM và DRX cho thấy sự hình thành pha thứ hai trong nền nhôm Khi nhiệt độ tăng, hàm lượng pha thứ hai cũng tăng, dẫn đến hiện tượng biến cứng giảm và độ giãn dài cải thiện lên tới 36%, trong khi giới hạn bền kéo giảm xuống.
86 MPa sau khi ủ ở 350 o C trong 1 giờ
Nghiên cứu của Singh et al [9] đã chỉ ra sự thay đổi tính chất cơ học của nhôm 6061 qua các thí nghiệm trên nhiều chi tiết hàn khác nhau Kết quả cho thấy độ dính kết của các mối hàn tăng cường đáng kể khi sử dụng hợp kim nhôm trong quá trình hàn Cuối cùng, cơ tính của mối hàn được xác định thông qua thí nghiệm thử kéo, khẳng định tính hiệu quả của phương pháp này.
Độ bền kéo tối đa của mối hàn phụ là 30, và tốc độ hàn ảnh hưởng trực tiếp đến hình dạng của mối hàn Vật liệu được hàn trong quá trình này là hợp kim nhôm 6061.
Nghiên cứu của Patnaik et al [10] chỉ ra rằng hàm lượng Ti và B trong hợp kim nhôm ma giê có ảnh hưởng đáng kể đến kích thước hạt và tính chất cơ học của vật liệu Cụ thể, độ cứng, độ bền và độ dai va đập của hợp kim nhôm được cải thiện khi thêm hợp kim Al-5Ti-1B.
Nghiên cứu của Ertug & Kumruoglu chỉ ra rằng hợp kim nhôm 5083 có khả năng chống ăn mòn kém hơn so với nhôm 1100 trong môi trường nước biển, với biên giới liên kim đóng vai trò quan trọng trong việc phá vỡ liên kết hạt Hợp kim nhôm 1100 thể hiện khả năng chống ăn mòn tốt hơn khi nhiệt độ dưới 60 độ C Ngoài ra, nghiên cứu cũng cho thấy rằng khi nhiệt độ tăng, xu hướng ăn mòn của vật liệu cũng tăng theo Kết quả từ thí nghiệm điện phân cho thấy tốc độ ăn mòn của các hợp kim này thấp dưới điều kiện áp suất cao.
Nikolaevich el at [12] đã nghiên cứu độ bền của các chi tiết ô tô được chế tạo từ hợp kim 5xxx và 6xxx, so sánh với các chi tiết làm từ thép, đồng thời chỉ ra ưu nhược điểm của chúng Nghiên cứu cũng đề xuất các phương pháp xử lý nhiệt như ủ, tôi, ram và hóa già để cải thiện độ bền của các chi tiết này Tuy nhiên, các khuyến cáo trong nghiên cứu chỉ mang tính dự báo và chưa được kiểm chứng.
Nghiên cứu của Wang et al [13] tập trung vào ảnh hưởng của ma sát và mài mòn đến độ bền của hợp kim nhôm 5083 được cán nguội Thí nghiệm được tiến hành trên các tấm nhôm có độ dày từ 3 đến 6 mm, được ủ ở các nhiệt độ khác nhau nhằm xác định hệ số ma sát và các điều kiện liên quan.
Trong nghiên cứu này, 31 kiện thí nghiệm được thực hiện đồng nhất với điều kiện thay đổi hệ số ma sát và nhiệt độ, trong đó tác giả tập trung vào nhiệt độ ủ Kết quả cho thấy hợp kim nhôm ma giê có bề mặt và biên giới hạt bị chia tách, độ bền vật liệu không cải thiện đáng kể sau xử lý nhiệt, và phân tích XRD không phát hiện sự chuyển biến pha khi thay đổi nhiệt độ ủ Đặc biệt, lớp oxy hóa dày trên bề mặt mẫu và độ cứng của vật liệu giảm khi nhiệt độ ủ tăng Ngoài ra, trong nghiên cứu về ứng xử ăn mòn của các hợp kim nhôm AlMg2.5, AlMg5Mn, và AlZn5Mg1, khả năng chống ăn mòn cao nhất được ghi nhận ở AlZn5Mg Phương pháp đo độ ăn mòn được thực hiện bằng điện phân anot với dung dịch 3,5% NaCl ở nhiệt độ phòng, sử dụng điện cực calomel bão hòa và điện cực phụ là bạch kim Sau khi kiểm tra độ cứng và quan sát bề mặt mẫu bằng máy hiển vi điện tử quét DSM 940 OPTION, tác giả nhận thấy mẫu AlZn5Mg1 bị ăn mòn nhiều nhất trong dung dịch NaCl, và khả năng chống ăn mòn giảm khi hàm lượng ma giê trong vật liệu tăng.
Kết luận
Nhôm và hợp kim nhôm được sử dụng phổ biến nhờ khả năng chống ăn mòn và trọng lượng nhẹ, cùng với tính dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, thích hợp cho ngành điện Tuy nhiên, độ bền thấp và khả năng làm việc trong môi trường nhiệt độ cao hạn chế ứng dụng của chúng Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để cải thiện những nhược điểm này, chủ yếu thông qua hợp kim hóa và bổ sung các nguyên tố đặc biệt Một số nghiên cứu đã xem xét ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến khả năng biến dạng và cơ tính của hợp kim nhôm ma giê, nhưng kết quả công bố còn hạn chế và thiếu giải thích thuyết phục về cơ chế tăng cường độ bền Luận văn này sẽ tập trung vào việc giải quyết những vấn đề còn tồn tại trong lĩnh vực nghiên cứu này.
QUY TRÌNH VÀ THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM
Sơ đồ quy trình thí nghiệm
Sau khi tiến hành nghiên cứu lý thuyết và khảo sát điều kiện thí nghiệm, quy trình thực nghiệm nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến cơ tính và khả năng biến dạng của hợp kim nhôm ma giê AA5083 đã được xây dựng theo sơ đồ hình 2.1.
Hình 2.1 Sơ đồ thực nghiệm quá trình cán-ủ
Các mẫu sau khi ủ sẽ được cán nguội trên máy cán tại bộ môn Cơ học vật liệu và Cán kim loại phòng 101-C5 Mỗi mẫu sẽ trải qua 5 lần cán, với lượng ép mỗi lần khoảng 15%, tổng lượng ép đạt 75-80% Việc sử dụng lượng ép nhỏ nhằm ngăn chặn quá trình tỏa nhiệt trong biến dạng, từ đó hạn chế quá trình hồi phục động Quá trình cán được thực hiện với dầu máy bôi trơn để giảm ma sát và ngăn ngừa phát sinh nhiệt.
34 nhiệt Sau khi cán mẫu xong mẫu được mang đi ủ hồi phục để ổn định tổ chức sắp xếp lại các lệch
Mẫu sau khi cán sẽ được soi tổ chức tế vi bằng kính hiển vi quang học theo các hướng ngang và dọc Để tạo ra các mẫu này, quy trình bao gồm mài, đánh bóng và tẩm thực với dung dịch Keller, gồm 100ml H2O, 1,1ml HF, 1,7ml HCl và 11,5ml HNO3.
Các tính chất cơ học của mẫu sau khi ủ và cán được xác định qua thử nghiệm độ cứng và độ bền kéo Độ cứng được đo bằng thang Vickers với máy đo Duramin 2, trong khi độ bền kéo và độ giãn dài được đánh giá qua thử nghiệm kéo bằng máy thử kéo nén Tất cả mẫu thử đều được lấy dọc theo hướng cán.
Mẫu nghiên cứu
Trong thí nghiệm này, các mẫu nghiên cứu sử dụng là tấm hợp kim AA5083 thương mại, với thành phần được trình bày trong hình 1.7 Kích thước của mẫu là 3x60x150mm, như thể hiện trong hình 2.2.
Hình 2.2 Mẫu hợp kim nhôm AA5083 trước khi cán
Hình 2.3 Đồ thị ứng suất – biến dạng của hợp kim nhôm AA5083 ban đầu
Hình 2.4 Ảnh tổ chức tế vi của mẫu AA5083 ban đầu
Nghiên cứu lý thuyết về đặc điểm mạng tinh thể và giản đồ pha của hệ nhôm ma giê đã dẫn đến việc thực hiện các thí nghiệm trong các điều kiện khác nhau Các tấm hợp kim AA5083 thương mại, có độ dày 3mm, được sử dụng trong thực nghiệm Trong quá trình thí nghiệm, tấm hợp kim AA5083 được ủ ở nhiều nhiệt độ khác nhau, với ba mẫu giống nhau được thực hiện tại mỗi nhiệt độ ủ Thông tin về điều kiện thí nghiệm và ký hiệu mẫu được trình bày trong bảng 2.1.
Bảng 2.1 Ký hiệu mẫu và điều kiện thí nghiệm
TT Nhiệt độ ủ Thời gian ủ
Thiết bị thí nghiệm
Máy cán tại phòng thí nghiệm C4-5.101, bộ môn Cơ học vật liệu và Cán kim loại của trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, có công suất 7.5 KW-380V và tốc độ trục cán đạt 5m/phút.
Lò nung để ủ mẫu là thiết bị điện trở được điều khiển nhiệt độ bằng rơle nhiệt, cho phép kiểm soát chênh lệch nhiệt độ trong khoảng ±5°C.
Lò điện trở công suất 5KW-220V-1000 o C
Hình 2.6 Lò nung điện trở
Máy mài – đánh bóng BUEHLER Beta grinder – polisher
- Có khả năng dùng cho mài/đánh bóng tay
- Nâng cấp thành máy mài/đánh bóng tự động với đầu mài tự động Vector Power Head
- Có thể mài 1 hoặc nhiều mẫu
- Tốc độ đĩa mài: 30-600 vòng/phút
- Đường kính đĩa mài: 8/10” (203/254mm)
Hình 2.7 Máy mài-đánh bóng Buehler Beta grinder-polisher
Máy soi tổ chức là kính hiển vi quang học được đặt tại phòng C1 trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Thông số kỹ thuật:
- Điều kiện môi trường (vận hành và bảo quản):
+Nhiệt độ môi trường xung quanh cho phép từ +10 đến 35 0 C
+ Độ ẩm tương đối cho phép
