B ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC s PHẠM HÀ NỘI • • • • • • • BÙI NGỌC MAI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHÉ TẠO HỢP KIM XỐP Fe/Cr/Ni/Mo LUẬN VĂN THẠC Sĩ KHOA HỌC VẬT CHẤT • • • HÀ NỘI, 2015 • B õ GIÁO DUC VÀ ĐÀO TAO • • • TRƯỜNG ĐẠI HỌC s PHẠM HÀ NỘI • • • • BÙI NGỌC MAI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHÉ TẠO HỢP KIM XỐP Fe/Cr/Ni/Mo Chuyên ngành : Vật lí chất rắn M ã số : 60 44 01 04 LUẬN VĂN THẠC Sĩ KHOA HỌC VẬT CHẤT • • • • Người hướng dẫn khoa học TS Bùi Xuân Chiến HÀ NỘI, 2015 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, dựa kiến thức tiếp thu trình học tập Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội kiến thức mà học hỏi suốt thời gian học tập nghiên cứu phòng thí nghiệm luyện kim bột trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Những kết đạt nỗ lực thân mà có giúp đỡ vô to lớn ngưòi xung quanh: quý thầy cô, anh chị trước, bạn bè người thân Trước hết, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến TS.Bùi Xuân Chiến - người thầy hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, tỉ mỉ chu đáo ừong suốt trình nghiên cứu đề tài Trong trình làm khóa luận, gặp nhiều khó khăn, nhờ hướng dẫn nhiệt tình PGS.TS Trần Quốc Lập, TS Đặng Quốc Khánh, TS Lê Minh Hải, với nỗ lực thân, khóa luận hoàn thành Tôi xin cảm ơn thầy Nguyễn Minh Đức, thầy Lê Hồng Thắng thời gian qua dạy cho hiểu rõ nguyên lý làm việc cách vận hành thiết bị phòng thí nghiệm Cảm ơn bạn sinh viên Lê Duy Tùng (K56), Hoàng Thị Thu (K56), Nguyễn Thị Thu Thủy (CTTT K55), Lê Văn Sơn (K55) giúp đỡ trình làm việc phòng thí nghiệm luyện kim bột Luận văn thực khuôn khổ đề tà i11Nghiên cứu thiết kế, công nghệ chế tạo quang trở máy lạnh mini dùng cho thiết bị bay" Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè người thân bên cạnh, động viên, khuyến khích giúp thực mục tiêu đề Tác giả BÙI NGỌC MAI LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu ừong luận văn trung thực không trùng lặp với đề tài khác Đề tài “Nghiên cứu công nghệ chế tạo hợp kim xốp Fe/Cr/Ni/Mo ” thực bỏi tác giả, dưói hướng dẫn TS Bùi Xuân Chiến Luận văn chưa công bố nơi Nếu sai hoàn toàn chịu ừách nhiệm Hà Nội, ngày 10 thảng năm 2015 Tác giả BÙI NGỌC MAI MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng, phạm vi nghiên u Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc khóa luận PHẦN I TỒNG QUAN CHƯƠNG TỒNG QUAN VỀ VẬT LIỆU XỐP 1.1 Vật liệu xốp tính chất vật liệu xốp 1.2 Phân loại vật liệu xốp 1.3 Các phương pháp chế tạo vật liệu xốp 1.3.1 Chế tạo vật liệu xốp từ kim loại nóng chảy .7 1.3.2 Chế tạo vật liệu xốp từ bột kim loại 1.3.3 Từ khí hợp chất kim loại 10 1.3.4 Từ dung dịch ion kim loại 11 ỈA ứng dụng vật liệu xốp 12 1.4.1 ứng dụng cấu trúc xốp vật liệu công nghiệp 13 1.4.2 Những ứng dụng mang tính chức 14 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP LUYỆN KIM BỘT .16 2.1 Phương pháp luyện kim bột đặc điểm phương pháp 16 2.2 Các phương pháp sản xuất bột kim loại hay hợp kim .17 2.2.1 Các phương pháp học 17 2.2.2 Các phương pháp hóa l ý 17 2.3 Các phương pháp tạo hình 19 2.3.1 Phương pháp nén chiều 19 2.3.2 Các phương pháp nén khác 20 2.3.3 Các phương pháp tạo hình không cần nén 21 2.4 Thiêu kết 21 2.4.1 Thiêu kết thông thường 25 2.4.2 Ép nóng 25 2.4.3 Thiêu kết xung điện plasma .27 2.5 ứng dụng phương pháp luyện kim bột .29 2.5.1 Vật liệu bột mài 29 2.5.2 Dụng cụ cắt hợp kim cứng 29 2.5.3 Thép gió b ộ t .31 2.5.4 Bạc xốp tự bôi ừơn 31 PHẦN II: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 33 CHƯƠNG III CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu 34 3.1 Các thiết bị sử dụng nghiên cứu .34 3.1.1 Thiết bị trộn 34 3.1.2 Thiết bị é p 34 3.1.3 Thiết bị thiêu k ết .36 3.1.4 Thiết bị đo độ bền nén .36 3.1.5 Thiết bị đo tỷ trọng 37 3.2 Phương pháp xác định tính chất vật lý .38 3.2.1 Phương pháp đo độ xốp 38 3.2.2 Phương pháp đo độ bền nén .39 3.3 Các phương pháp phân tích 40 3.3.1 Phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) 40 3.3.2 Phân tích hiển vi điện tử quét (SEM) 41 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 4.1 Kết khảo sát mẫu chuẩn Fe/Cr/Ni/Mo 43 4.1.1 Cấu trúc tế vi mẫu chuẩn 43 4.1.2 Độ xốp mẫu chuẩn 45 4.1.3 Kết phân tích thành phần hóa học mẫu chuẩn 45 4.1.4 Kết đo độ bền nén mẫu chuẩn 46 4.2 Đề xuất quy trình công nghệ chế tạo vật liệu xốp sở thép 47 4.3 Kết thăm dò chế tạo vật liệu xốp ừên sở thép phương pháp luyện kim bột 48 4.3.1 Ảnh hưởng hàm lượng chất tạo xốp đến tính chất vật liệu xốp 48 4.3.2 Ảnh hưởng lực ép đến tính chất vật liệu xốp 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .57 TÀI LIỆU THAM KHẢO .58 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Các phương pháp sản xuất bọt kim loại 12 Bảng 4.1 : Kết đo độ xốp 45 Bảng 4.2: Kết phân tích thành phần hóa học mẫu chuẩn 46 Bảng 4.3: Kết đo độ bền nén mẫu chuẩn 47 Bảng 4.4: Mối quan hệ hàm lượng chất tạo xốp đến độ xốp mẫu sau thiêu kết 49 Bảng 4.5: Hàm lượng nguyên tố 52 Bảng 4.6: Ảnh hưởng lực ép đến tính chất vật liệu 54 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 : Cấu trúc lỗ xốp kín Hình 1.2: Cấu trúc lỗ xốp h Hình 1.3: Vật liệu không thấm ướt Hình 1.4: Vật liệu thấm ướt Hình 1.5: Kích thước lỗ x ố p Hình 1.6: Tạo bọt trực tiếp phương pháp đẩy k h í Hình 1.7: Tạo bọt trực tiếp kim loại lỏng chất sinh k h í .8 Hình 1.8: Sơ đồ trình công nghệ chế tạo vật liệu xốptheo phương pháp luyện kim b ộ t 10 Hình 1.9: Chế tạo vật liệu kim loại xốp từ dung dịch ion kim loại 11 Hình 2.1: Sơ đồ ép nén chiều 20 Hình 2.2: Sơ đồ thiêu k ế t 22 Hình 2.3: Mối quan hệ độ co ngót nhiệt đ ộ 23 Hình 2.4: Sơ đồ cấu trúc thiết bị thiêu kết xung điện Plasma .28 Hình 3.1: Thiết bị trộn 34 Hình 3.2: Khuôn ép 35 Hình 3.3: Thiết bị ép 35 Hình 3.4: Thiết bị thiêu kết 36 Hình 3.5: Thiết bị đo độ bền nén MTS 809 37 Hình 3.6: Cân điện tà 37 Hình 3.7: Máy nhiễu xạ tia X-D5000 41 Hình 3.8: Máy hiển vi điện tử quét 42 Hình 4.1 : Ảnh SEM mẫu chuẩn với độ phóng đại khác 44 Hình 4.2: Kết EDX mẫu chuẩn 46 Hình 4.3: Sơ đồ quy trình công nghệ chế tạo vật liệu xốp Fe/Cr/Ni/Mo 47 Hình 4.4: Sự phụ thuộc độ xốp vào hàm lượng chất tạo xốp 50 Hình 4.5: Ảnh SEM mẫu 0% NaHC03 50% NaHC03 với lực ép chế độ phóng đại khác .51 Hình 4.6: Kết chụp EDS mẫu .52 Hình 4.7: Ảnh hưởng hàm lượng chất tạo xốp đến độ bền mẫu 53 Hình 4.8: Ảnh hưởng lực ép đến độ xốp vật liệu 55 Hình 4.9: Ảnh hưởng lực ép đến độ bền vật liệu 55 42 Hình 3.8: Mảy hiên vi điện tử quét Các bước ghi ảnh SEM sau: chủrn electron quét bề mặt mẫu, electron đập vào mẫu tạo tập hợp hạt thứ cấp tới detector, chuyển thành tín hiệu điện, tín hiệu sau khuếch đại tới ống tia catot quét lên ảnh Cho chùm tia quét lên mẫu quét cách đồng bộ, tia điện tử hình đèn hình, thu khuếch đại loại tín hiệu từ mẫu phát đẻ làm thay đổi cường độ sáng tia điện tử quét hình, ta cỗ ảnh Cằn ý hiển vi điện tử quét có đùn thấu kính, để tập trung chùm điện tử thành điểm nhỏ chiếu lên mẫu, không dùng thấu kính để khuếch đại Với ảnh phóng đại phương pháp quét, yêu cầu mẫu phải lát mỏng phẳng, nên kính hiển vi điện tử quét cho phép quan sát bề mặt mấp mô cách rõ nét 43 CHƯƠNG KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Kết khảo sát mẫu chuẩn Fe/Cr/Ni/Mo Để đưa quy trình chế tạo thép trước hết ta tến hành phân tích đo, kiểm tính chất mẫu chuẩn Mầu chuẩn sử dụng thép Fe/Cr/Ni/Mo với độ xốp khác với xuất xứ từ Anh Các tính chất cần phân tích bao gồm cấu trúc, hình thái kích thước lỗ xốp; mật độ vật liệu, thành phần hợp kim thép tính mẫu 4.1.1 Cấu trúc tể vi mẫu chuẩn Cấu trúc, hình thái kích thước lỗ xốp mẫu chuẩn tiến hành phân tích kính hiển vi điện tử quét (SEM) Hình 4.1 trình bày ảnh SEM mẫu chuẩn với độ phóng đại khác Ảnh SEM độ phóng đại x50 (hình 4.1 a,d) cho thấy phân bố đồng lỗ xốp thể tích mẫu Các mẫu chuẩn có cấu trúc xốp hở có kết nối lỗ xốp với Khung xốp bao gồm hạt thép có hình dạng phức tạp (không xác định) liên kết xít chặt với Các ảnh SEM độ phóng đại lớn (xioo, x200) giúp ta quan sát rõ xác định kích thước lỗ xốp Kích thước lỗ xốp mẫu chuẩn nằm khoảng từ 10 - 50 |Lim Mầu chuẩn có kích thước lỗ xốp lớn mẫu chuẩn nằm khoảng từ 50 - 100 ịim Kích thước hạt thép cấu tạo nên khung xốp hai mẫu nằm khoảng 100 - 300 |Lim 44 Mầu chuẩn Mầu chuẩn Hình 4.1: Ảnh SEM mẫu chuẩn với cảc độ đại khác 45 4.1.2 Độ xốp mẫu chuẩn Độ xốp mẫu xác định phương pháp Acsimet nêu phần 3.2.1 v i thông số trình bày bảng 4.1 Bảng 4.1: Kết đo độ xốp Mầu mK (g) ttlnước ( ê ) Am(g) y (g/cm3) e (%) 1,23 0,96 0,27 4,56 42,06 1,157 0,89 0,177 6,54 16,9 Với: mKlà khối lượng mẫu cân không khí mnước khối lượng mẫu cân nước Am độ chênh lệch khối lượng mẫu y tỷ trọng thực mẫu sau thiêu kết độ xốp mẫu Kết phân tích cho thấy mẫu chuẩn có mật độ Ỵ = 4,56 g/cm3 tương ứng với độ xốp =42,06%, mẫu chuẩn có mật độ Ỵ = 6,54 g/cm3 tương ứng với độ xốp =16,90% 4.1.3 Kết phân tích thành phần hóa học mẫu chuẩn Thành phần hóa học mẫu chuẩn phân tích phương pháp phổ tán xạ lượng tia X (EDX) Thiết bị phân tích tích hợp kính hiển vi điện tà quét SEM sử dụng Hình 4.2 trình bày phổ tán xạ EDX ảnh SEM vùng đo tương ứng mẫu chuẩn Kết phân tích cho thấy xuất nguyên tố Fe c vật liệu thép có xuất nguyên tố hợp kim bao gồm Cr, Ni, Si Mo với phần trăm khối lượng trình bày bảng 4.2 Ngoài nguyên tố xuất o tồn lớp màng oxit bề mặt vật liệu 46 ĩ m* t Bảng 4.2: Kêt phân tích thành phân hóa học mâu chuân Nguyên tô Fe c Cr o Ni Si Mo Mầu (%) 42,4 24,9 11,9 8,3 7,1 4,0 1,4 Mầu (%) 33,2 33,3 9,2 12,0 5,0 5,0 2,3 Mầu chuẩn Mầu chuẩn Electron Image Electron Image r ** * Hình 4.2: Kêt EDX cấc mâu chuân 4.1.4 Kết đo độ bền nén mẫu chuẩn Độ bền nén mẫu sau thiêu kết đo máy MTS 809Mỹ, phòng thí nghiệm Cơ học biến dạng, viện Khoa học Kỹ thuật Vật liệu, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 47 г ^ щ* ? Bảng 4.3: Kêt đo độ bên nén mâu chuân Mầu Độ bên nén (MPa) Chuân 315,60 Chuân 287,01 4.2 Đề xuất quy trình công nghệ chế tạo vật liệu xổp Ctf sở thép Hình 4.3:Sơ đồ quy trình công nghệ chế tạo vật liệu xốp Fe/Cr/Ni/Mo Dựa vào kết phân tích cấu trúc tính chất mẫu vật liệu thép xốp nêu phần tổng quan tài liệu khoa học công bố, tác giả đề xuất quy trình công nghệ chế tạo vật liệu xốp sở thép 48 phương pháp luyện kim bột với quy trình cụ thể nêu hình 4.3 Nguyên liệu ban đầu sử dụng bột thép xuất xứ từ Trung Quốc mặt nguyên lý chất dùng để tạo xốp chất bị bay cháy ừong trình thiêu kết, chí bay trình sấy để lại lỗ xốp viên thiêu mà không ảnh hưởng đến khung hình dạng viên Trong nghiên cứu này, chất tạo xốp sử dụng NaHC03 chất dễ bay hơi, dễ kiếm rẻ Ngoài ra, xăng (2% thể tích) sử dụng làm chất phụ gia để tăng khả đồng hóa cho trình trộn tăng tính khả ép hỗn hợp bột Các bột ban đầu cân phối liệu theo tỷ lệ thành phần định trước bao gồm 30% 50% thể tích chất tạo xốp Để đánh giá hiệu chất tạo xốp sử dụng đề tài, mẫu 100% bột thép (không dùng chất tạo xốp) chế tạo đồng thời vớ i quy trình thực nghiệm Kết phân tích đạt mẫu dùng để so sánh v i mẫu nêu 4.3 Kết thăm dò chế tạo vật liệu xổp Ctf sở thép phương pháp luyện kim bột Phần trình bày kết thăm dò chế tạo vật liệu xốp sở thép phương pháp luyện kim bột theo quy trình thực nghiệm đề xuất phần 4.2 Ảnh hưởng hàm lượng chất tạo xốp lực ép đến độ xốp, cấu trúc hình thái lỗ xốp tính mẫu thảo luận chi tiết 4.3.1 Ảnh hưởng hàm lượng chất tạo xốp đến tính chất vật liệu xốp Trong phạm vi đề tài, vật liệu xốp ừên sở thép chế tạo với hàm lượng chất tạo xốp NaHC03 khác từ 0% đến 50% thể tích Bảng 4.4 hình 4.4 trình bày mối quan hệ hàm lượng chất tạo xốp độ xốp mẫu sau thiêu kết 49 Bảng 4.4: Mối quan hệ hàm lượng chất tạo xốp đến độ xốp mẫu sau thiêu kết Am(g) Độ xôp (%) 2,57 0,68 52,35 30 2,73 0,62 44,09 100 3,47 0,64 31,13 50 50 1,63 0,53 60,86 70 30 2,70 0,81 57,70 100 3,55 0,83 45,62 50 50 1,42 0,41 56,04 70 30 2,55 0,69 53,00 100 3,66 0,74 37,10 10 50 50 1,24 0,37 57,43 11 70 30 2,66 0,74 54,38 12 100 3,59 0,80 43,00 13 70 30 2,82 0,69 48,03 14 100 3,57 0,67 32,27 Mâu % Fe 50 50 70 % NaHC03 niKhô (g) Nhìn vào hình vẽ ta thấy rõ ràng phụ thuộc độ xốp vào hàm lượng chất tạo xốp ban đầu Khi tăng hàm lượng chất tạo xốp độ xốp vật liệu tăng lên đáng kể Ở lực ép tấn, độ xốp vật liệu đạt giá trị nhỏ 31,13% mẫu 0% chất tạo xốp độ xốp vật liệu đạt giá trị lớn 52, 35% mẫu 50% chất tạo xốp Kết chứng minh hiệu việc sử dụng NaHC03 làm chất tạo xốp để chế tạo vật liệu xốp ừên sở sắt phương pháp luyện kim bột 50 Chât tao xôp (%) Hình 4.4: Sự phụ thuộc độ xốp vào hàm lượng chất tạo xốp Ảnh SEM mẫu vật liệu xốp sau thiêu kết với hàm lượng chất tạo xốp 0% 50% trình bày hình 4.5 Kết cho thấy cấu trúc xốp hở phân bố đồng lỗ xốp thể tích mẫu cấu trúc xốp hoàn toàn tương tự với cấu trúc xốp mẫu chuẩn nêu phần 4.1.1 Tuy nhiên, kích thước lỗ xốp khác mẫu 0% 50% chất tạo xốp Đối với mẫu xốp không sử dụng chất tạo xốp (Hình 4.5 a,b), lỗ xốp có kích thước nhỏ nằm khoảng từ đến 20цт Mầu xốp sử dụng 50% chất tạo xốp (hình 4.5 c,d) có kích thước lỗ xốp lớn từ 10 đến 120цт Sự khác biệt chế hình thành lỗ xốp hai mẫu khác Đối với mẫu không sử dụng chất tạo xốp, lỗ xốp tạo thành chủ yếu ừên sở khe hở hạt bột ban đầu sau trình ép tạo hình Mặt khác, mẫu có sử dụng chất tạo xốp lỗ xốp hình thành có đóng góp thông qua trình phân hủy sinh khí chất tạo xốp Do vậy, quy trình công nghệ 51 mẫu có sử dụng chất tạo xốp có kích thước lỗ xốp thường lớn so với mẫu chất tạo xốp Hình 4.5: Ảnh SEM mẫu 0% NaHC03 50% NaHC03 với lực ép chế độ đại khác 52 Electron Im age Hình 4.6: Kết chụp EDS mẫu Giống mẫu chuẩn, thành phần hóa học mẫu phân tích phương pháp phổ tán xạ lượng tia X (EDX) Hình 4.6 trình bày phổ tán xạ thực mẫu50% thép - 50% chất tạo xốpsau thiêu kết Các peak hình cho ta thấy xuất nguyên tố phần trăm khối lượng chúng trình bày bảng 4.5 r Bảng 4.5: Hàm lượng nguyên tô Nguyên tô Fe c o Si AI Cr Mo % 33,0 51,3 11,7 1,6 1,3 0,6 0,6 53 Hàm lượng cao nguyên tố с (51,3%) xuất tạp chất graphit dính vào bề mặt mẫu trình thiêu kết ừong môi trường cacbon Tính chất học mẫu vật liệu xốp ừên sở thép sau thiêu kết kiểm tra phương pháp đo độ bền nén vói quy trình đo kiểm nêu phần 3.2.2 Hình 4.7 trình bày ảnh hưởng hàm lượng chất tạo xốp đến độ bền mẫu thép xốp sau thiêu kết % Chât tao xôp Hình 4.7: Ảnh hưởng hàm lượng chất tạo xốp đến độ bền mẫu Kết nhận cho thấy: tăng hàm lượng chất tạo xốp ban đầu tạo thành nhiều lỗ hổng, hạt bột xếp cách xa Lúc lực liên kết chúng yếu nên độ bền mẫu giảm Kết hoàn toàn phù hợp với kết đo độ xốp Độ xốp tăng lên làm giảm đáng kể độ bền mẫu vật liệu sau thiêu kết Cụ thể tăng độ xốp từ 0% đế 30% độ bền giảm từ 303,95 MPa xuống 169,93 MPa 4.3.2 Ảnh hưởng lực ép đến tính chất vật liệu xốp Lực ép thông số quan trọng ảnh hưởng đến tính chất vật liệu chế tạo phương pháp luyện kim bột Phần trình bày ảnh hưởng lực ép đến tính chất vật liệu xốp thép 54 Hình 4.8 bảng 4.6 trình bày ảnh hưởng lực ép đến độ xốp vật liệu xốp thép chế tạo với hàm lượng khác Bảng 4.6: Ảnh hưởng lực ép đến tính chất vật liệu Mầu Hàm lượng Lực NaHC03 ép d (mm) m Tỷ ừọng Độ xốp (g) (g/cm3) (%) Độ bền nén (%) (tấn) 50% 31,04 18,10 3,00 52,35 60,41 30% 30,90 21,06 4,40 44,09 83,72 0% 30,94 26,76 5,42 31,13 367,21 50% 1,4 30,92 17,86 3,08 60,86 46,23 30% 1,4 30,94 21,39 3,33 57,70 68,42 0% 1,4 30,84 26,43 4,28 45,62 142,18 50% 4,2 31,00 17,93 3,46 56,04 78,25 30% 4,2 31,16 21,53 3,70 53,00 213,98 0% 4,2 30,92 26,74 4,95 37,10 337,26 10 50% 2,8 30,98 17,71 3,35 57,43 72,36 11 30% 2,8 30,98 21,54 3,59 54,38 169,93 12 0% 2,8 31,00 26,65 4,49 43,00 303,95 13 30% 5,6 30,92 21,48 4,09 48,03 144,19 14 0% 5,6 30,92 26,86 5,33 32,27 365,10 (MPa) 55 Luc ep (tân/cm2) Hình 4.8: Ảnh hưởng lực ép đến độ xốp vật liệu Từ kết nhận cho thấy tăng lực ép trình ép tạo hình làm giảm độ xốp vật liệu xốp sau thiêu kết Xu hướng thể ba hàm lượng chất tạo xốp khác phạm vi đề tài Hiện tượng giải thích sau: Khi ta tăng lực ép tức lực liên kết chứng tăng, hạt bột xếp xít lại với Tức có lỗ hổng hơn; độ xốp giảm dần Ví dụ: tăng lực ép từ 1,4 lên độ xốp giảm từ 57,7% xuống 44,09% Luc ep (tân/cm2) Hình 4.9: Ảnh hưởng lực ép đến độ bền vật liệu 56 Kết nhận cho thấy: Đối với mẫu có 30% chất tạo xốp: qua đồ thị thấy tăng lực ép độ bền mẫu tăng dần đạt cực trị 4,2 độ bền nén giảm dần Điều giải thích sau: ban đầu hạt bột xếp hỗn độn, rời rạc nhau, lúc lực liên kết chúng yếu Nhưng sau tăng dần lực ép hạt bột xít lại gần nhau, lúc liên kết chúng tăng dần, tức độ bền nén tăng Tuy nhiên, độ bền nén không tăng mà tăng đến giá trị giới hạn đủ để hạt xít chặt vào Nếu ta tiếp tục tăng lực ép hạt bột bị biến dạng, đến giá trị biến dạng mẫu bị nứt, lúc liên kết bị phá vỡ, độ bền giảm xuống Tương tự mẫu có 50% chất tạo xốp Đối với mẫu có 0% chất tạo xốp: chất tạo xốp nên ban đầu hạt bột xếp xít nhau, lực liên kết tồn chúng lớn Khi ta tăng dần lực ép hạt bột xếp xít hơn, lực liên kết lớn hơn, độ bền tăng dần Nhưng tăng đến giới hạn mà Nếu ta tiếp tục tăng lực ép lớn sê phá hủy mẫu [...]... công nghệ chế tạo hợp kim xốp Fe/ Cr/ NỈ /Mo 2 Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan về hợp kim xốp - Nghiên cứu công nghệ chế tạo hợp kim xốp Fe/ Cr/ Ni/ Mo 3 Nhiệm vụ nghiên cứu - Chế tạo mẫu hợp kim xốp Fe/ Cr/ Ni/ Mo - Kiểm ừa cơ lý tính của vật liệu - Kết luận 4 Đổi tượng, phạm vỉ nghiên cứu - Hợp kim Fe/ Cr/ Ni/ Mo - Công nghệ chế tạo 2 5 Phương pháp nghiên cứu - Thực nghiệm: + Công nghệ ép + Thiêu kết... trình chế tạo, mỗi một họ tương ứng với một trạng thái ban đầu của vật liệu, bao gồm chế tạo vật liệu xốp: - Từ kim loại lỏng - Từ kim loại rắn dạng bột - Từ hơi hoặc khí của các hợp chất kim loại - Từ dung dịch ion kim loại 1.3.1 Chế tạo vật liệu xốp từ kim loại nóng chảy Ở phương pháp này, kim loại nóng chảy được chế tạo thành vật liệu xốp bằng cách tạo bọt trực tiếp, gián tiếp, hoặc bằng cách rót kim. .. mà phải chế tạo từ bột kim loại hay hợp kim có nhiệt độ nóng chảy cao như bình chứa, cốc nung, nồi nấu Phương pháp lẳng đọng: Dùng để chế tạo các chi tiết từ bột kim loại hay hợp kim chịu nhiệt (Mo, hợp kim Co ) và các hợp kim cứng nền kim loại (cacbit, nitrit ) Ví dụ như ống bảo vệ cặp nhiệt điện, cốc nung, nồi nấu kim loại, bình chứa với thành mỏng Chuẩn bị dung dịch kiểu huyền phù gồm bột kim loại... luyện kim bột là chế tạo bột qua ép rồi thiêu kết, không cần nóng chảy, kết tinh hay gia công cắt Khác với phương pháp luyện kim thông thường là chế tạo kim loại và hợp kim bằng cách nấu chảy rồi qua kết tinh trong khuôn để tạo hình, công nghệ luyện kim bột sử dụng bột kim loại như nguyên liệu ban đầu rồi qua ép và thiêu kết để tạo hình như mong muốn Vậy muốn có một sản phẩm từ bột phải trải qua 3 công. .. liệu xốp nhân tạo, các loại bọt polyme hiện là loại vật liệu quan trọng với những ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghệ Được biết đến ít hơn nhưng cũng rất quan trọng là kim loại, hợp kim hoặc gốm được chế tạo dạng vật liệu xốp hoặc bọt với những tính chất rất đặc biệt mà có thể mang đến những ứng dụng mới ừong tương lai gần Vì những lý do trên tôi chọn đề tài Nghiên cứu công nghệ chế tạo hợp. .. trạng thái rắn Đây là việc tạo xốp bằng cách giữ khí ở trong một vật nén từ vật liệu bột bằng cách sử dụng vật liệu độn hoặc là tạo bọt bột kim loại ở dạng bùn Một cách đơn giản để chế tạo vật liệu xốp từ nguyên liệu ban đầu là bột kim loại ép hoặc đùn hỗn hợp bột kim loại với chất kết dính hoặc chất tạo xốp, sau đó là quá trình phân hủy chất kết dính và chất tạo xốp Bột kim loại được kết khối bằng... Loại bỏ chất tạo xốp Thiêu kểt Hình L8: Sơ đồ quá trình công nghệ chế tạo vật liệu xốp theo phươngphảp ỉuyện kim bột [ 13] 1.3,3, Từ hơi hoặc kh i cửa các hợp chẩt kim ỉoạỉ Bọt xốp kim loại cũng được tạo ra từ kim loại hoặc các họp chất kim loại ở thể khí (hình 1.9) Một cấu trúc có sẵn ở dạng rắn được dùng để định hình trước cho sàn phẩm kim loại xốp sau này, ví dụ, ta có thể dùng những bọt polyurethane... các nguyên công, và bởi khả năng tự động hóa cao, năng suất cao và cần ít nhân lực - Một số sản phẩm chỉ có thể chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột hoặc bằng phương pháp luyện kim bột sẽ rẻ hơn so với luyện kim thông 17 thường Ví dụ như kim loại và hợp kim có nhiệt độ nóng chảy cao như: w , WC- Co, các loại giả hợp kim, vật liệu xốp 2.2 Các phương pháp sản xuất bột kỉm loạỉ hay họrp kim Các phương... thêm vào chất sinh khí trong kim loại lỏng (hình 1.7) 1.5%Ca 1.6%TiH2 Thickening Foaming Cooling Foamed Block Slicing Hình 1.7: Tạo bọt trực tiếp kim loại lỏng bằng chất sinh kh í[18] 1.3.2 Chế tao vât liêu xốp từbôt kim loai ■ ■ • MT m m Thay vì từ kim loại nóng chảy, bột kim loại rắn cũng có thể được sử dụng để tạo ra vật liệu kim loại có cấu trúc xốp (hình 1.8) Bột kim loại ở 9 trạng thái rắn trong... mạnh hơn so với kim loại cần hoàn nguyên theo kiểu phản ứng nhiệt nhôm Phương pháp điện phân: Điện phân dung dịch muối kim loại về nguyên tắc có thể dùng để sản xuất bột các kim loại Fe, Cu, Pb, Cr Phương pháp nhiệt phân: Nhiệt phân cacbonyl kim loại nhóm chuyển tiếp (Fe, Ni, Co, w ) đã được ứng dụng trong công nghiệp để sản xuất bột Fe, bột Ni Cacbonyl có nhiệt độ nóng chảy thấp được tạo thành bằng