(Luận văn thạc sĩ hcmute) nghiên cứu xác định ứng suất dư cho vật liệu tinh tế hạt thô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH CHÍ TRƯỜNG NGHIÊN CỨU XÁC ÐỊNH ỨNG SUẤT DƯ CHO VẬT LIỆU TINH THỂ HẠT THÔ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2016 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH CHÍ TRƯỜNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT DƯ CHO VẬT LIỆU TINH THỂ HẠT THƠ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 62520103 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2016 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH CHÍ TRƯỜNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT DƯ CHO VẬT LIỆU TINH THỂ HẠT THƠ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 62520103 Hướng dẫn khoa học: PGS TS LÊ CHÍ CƯƠNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2016 Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC Họ tên: HUỲNH CHÍ TRƯỜNG Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 27/08/1977 Nơi sinh: Đồng Tháp Quê quán: Vĩnh Phước, Sa Đéc, Đồng tháp Địa liên lạc: 126/3 Nguyễn Bỉnh Khiêm,Tp Rạch Giá, Kiên Giang Điện thoại: 0909726597 E-mail: hctruong@kgtec.edu.vn II QÚA TRÌNH ĐÀO TẠO Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/1997 đến 02/2002 Nơi học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ Khí Chế Tạo Máy Mơn thi tốt nghiệp: Thực đồ án tốt nghiệp Ngày nơi thi tốt nghiệp: 19/02/2002 Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh III QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian 2004 - Nay Nơi công tác Cơng việc đảm nhiệm Khoa Cơ Khí, Trường CĐ Kinh tế kỹ thuật Kiên Giang i Luan van Giảng viên LỜI CAM ĐOAN  Tôi cam đoan công trình nghiên cứu tơi  Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 09 năm 2016 (Ký tên ghi rõ họ tên) Huỳnh Chí Trường ii Luan van LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập nghiên cứu chương trình đào tạo sau đại học trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM, em tiếp thu đúc kết nhiều kiến thức bổ ích cho chun mơn Với đề tài nghiên cứu hình thức luận văn thạc sĩ, em vận dụng kiến thức học để giải vấn đề thực tế Đề tài em nghiên cứu xác định ứng suất dư cho vật liệu tinh thể hạt thô, nghiên cứu lý thuyết làm thực nghiệm, lần tiếp xúc nên em gặp nhiều khó khăn Với hướng dẫn tận tình thầy hướng dẫn PGS TS Lê Chí Cương với hỗ trợ gia đình, bạn bè, trung tâm Hạt Nhân TP.HCM Cho đến thời điểm luận văn em củng đạt kết mong muốn Đến đây, cho phép em gửi lời cảm ơn chân thành đến: - Ban Giám Hiệu trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM - Thầy PGS TS Lê Chí Cương – Khoa Cơ Khí Chế tạo Máy - trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM - Quý thầy khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy - Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM - Trung tâm Hạt Nhân TP HCM - Gia đình, bạn bè đồng nghiệp Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, hỗ trợ động viên quý báu tất người Xin trân trọng cảm ơn Tp Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2016 iii Luan van TÓM TẮT Xác định ứng suất dư cho vật liệu tinh thể hạt thô dùng nhiễu xạ x-quang có nhiều ưu điểm so với phương pháp xác định ứng suất dư khác khơng phá hủy cấu trúc vật liệu, thực chi tiết Ngồi ra, đo đánh giá chi tiết giai đoạn sửa chửa bảo dưỡng Khi dùng phương pháp đo nhiễu xạ X-Quang cho trường hợp hạt tinh thể lớn, hạt thô, chẳng hạn mẫu ủ làm kết đo ứng suất dư bị sai lệch chùm tia x khơng nhiễu xạ hết hạt tinh thể Điều xảy thời gian đo kéo dài Đây vấn đề phép đo sử dụng mẫu đặt mặt phẳng ngang Để giải vấn đề này, phương pháp dao động mẫu với góc ∆α khắc phục nhược điểm Tuy nhiên góc ψ thay đổi, khoảng dao động ∆α có giá trị nhỏ bước qt góc nhiễu xạ 2θ thay đổi trình dao động ψ Điều ảnh hưởng đến mối quan hệ góc nhiễu xạ góc ψ Đề tài áp dụng phương pháp dao động mẫu để xác định ứng suất dư mẫu vật liệu sau ủ Kết cho thấy giá trị đo ứng suất dư xác với góc dao động ∆α = 70 iv Luan van ABSTRACT Determination of residual stresses of croarse-grain crystal materials using Xray diffraction has more advantages than other methods, because this method does not damage structure of the material and high accuracy, it can directly measure on part that is working to help easy repair and maintenance In case, the X-ray diffraction is used for large crystal and croarse grains such as residual stress measurement for annealed specimen will have deviation because the X-ray beam does not diffract on whole crystal grains This deviation can occur even measurement time is extended It can be a problem for the measurements using horizontal plane for locating specimen To solve this problem, a method of oscillated specimen with angle Δα is often used However, the osiclillation range Δα only uses small value for changing ψ angle, because scanning step of diffraction angle 2θ changes in during oscillate the angle ψ This affects relationship between the diffraction angle and the angle ψ Thesis applied the oscillated specimen method to determine the residual stress on annealed specimen The result shows that the residual stress obtained with high accuracy at the oscillation angle Δα = 7° v Luan van MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv ABSTRACT v MỤC LỤC vi Danh sách ký hiệu ix Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan hướng nghiên cứu .1 1.1.1 Tổng quan kết nghiên cứu nước 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3.1 Ý nghĩa khoa học 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn đề tài 1.4 Mục đích nghiên cứu 1.5 Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu 1.5.1 Đối tượng nghiên cứu .4 1.5.2 Nhiệm vụ nghiên cứu giới hạn đề tài 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.7 Bố cục đề tài Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Biến dạng dẻo 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Cơ chế hình học biến dạng dẻo 2.1.3 Biến dạng trượt đơn tinh thể 2.1.4 Sự biến đổi kim loại sau biến dạng dẻo 2.1.5 Nung kim loại sau biến dạng dẻo: 12 2.2 Tiêu chuẩn ASTM _ E112-12 cấp độ hạt 19 2.3 Lý thuyết nhiễu xạ tia X .20 2.2.1 Nguồn gốc tia X đặc điểm tia X 20 2.2.2 Sự phát tán tia X 21 vi Luan van 2.2.3 Hiện tượng nhiễu xạ tia X 21 2.2.4 Định luật Bragg điều kiện nhiễu xạ [9] 22 2.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ nhiễu xạ LPA 24 2.4 Chiều sâu xuyên qua tia x 26 2.5 Tính ứng suất 26 2.5.1 Xác định biến dạng 26 2.5.2 Xác định mối liên hệ ứng suất – biến dạng 29 2.5.3 Nguyên lý đo ứng suất: 31 2.6 Phương pháp đo 32 2.6.1 Thiết bị thí nghiệm 33 2.6.2 Kết báo 33 Chương THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ DAO ĐỘNG MẪU 35 3.1 Yêu cầu thiết bị dao động mẫu 35 3.2 Đề xuất phương án 35 3.2.1 Phương án – Cải tiến bàn gá Vertex 35 3.2.2 Phương án 2- Theo báo tác giả O Takakuwa, H Soyama 37 3.2.3 Phương án – Thiết kế 37 3.3 Lựa chọn phương án 39 3.4 Chế tạo .39 3.5 Bộ điều khiển cho thiết bị dao động mẫu .39 3.6 Trình tự đo mẫu 40 Chương TẠO MẪU THÍ NGHIỆM 41 4.1 Mẫu thí nghiệm 41 4.2 Thực thí nghiệm: .43 4.3 Kết tạo mẫu thí nghiệm 45 Chương ĐO ỨNG SUẤT DƯ 55 5.1 Chọn mẫu đo ứng suất dư 55 5.2 Đo ứng suất dư 55 5.3 Kết đo ứng suất 56 5.4 Kết mẫu đo lại .59 5.5 Tổng hợp đo ứng suất mẫu 59 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 vii Luan van Kết mẫu M8 ψ 00 18,430 26,560 Sin2 ψ 0,1 0,2 ∆α = ±00 2θmax 116,27730 116,29330 116,37520 d 0,90695 Å 0,90687 Å 0,90647 Å ∆α = ±30 2θmax d 2θmax d 2θmax d 116,16660 116,24310 116,30440 0,9075 Å 0,90712 Å ∆α = ±50 0,90682 Å 116,22050 116,25090 116,26440 0,90723 Å 0,90708 Å ∆α = ±70 0,90701 Å 116,23050 116,26720 116,32030 0,90718 Å 0,907 Å 0,90674 Å 77 Luan van Kết mẫu M10 ψ 00 18,430 26,560 Sin2 ψ 0,1 0,2 ∆α = ±00 2θmax 116.26690 116.28140 116.32250 d 0,907 Å 0,90696 Å 0,90673 Å ∆α = ±30 2θmax d 2θmax d 2θmax d 116,23710 116,25370 116,29340 0,90715 Å 0,90707 Å ∆α = ±50 0,90687 Å 116,02580 116,06640 116,05090 0,90724 Å 0,90673 Å ∆α = ±70 0,90616 Å 116,21220 116,23840 116,26850 0,90727 Å 0,90714 Å 0,90699 Å 78 Luan van Kết mẫu M14 ψ 00 18,430 26,560 Sin2 ψ 0,1 0,2 ∆α = ±00 2θmax 116,33120 116,31560 116,34320 d 0,90669 Å 0,90676 Å 0,90663 Å ∆α = ±30 2θmax d 2θmax d 2θmax d 116,1580 116,20050 116,22130 0,90754 Å 0,90733 Å ∆α = ±50 0,90723 Å 116,0760 116,09710 116,11210 0,90794 Å 0,90784 Å ∆α = ±70 0,90777 Å 116,17270 116,19920 116,21160 0,90747 Å 0,90734 Å 0,90727 Å 79 Luan van Kết mẫu M16 ψ 00 18,430 26,560 Sin2 ψ 0,1 0,2 ∆α = ±00 2θmax 116,35060 116,3670 116,39040 d 0,90659 Å 0,90651 Å 0,9064 Å ∆α = ±30 2θmax 116,06180 116,14840 116,16230 d 0,90801 Å 0,90759 Å 0,90752 Å ∆α = ±50 2θmax 116,09290 116,15110 116,20390 d 0,90786 Å 0,90757 Å 0,90731 Å ∆α = ±70 2θmax 116,1240 116,15860 116,19010 d 0,90771 Å 0,90754 Å 0,90738 Å 80 Luan van Kết mẫu M17 ψ 00 18,430 26,560 Sin2 ψ 0,1 0,2 ∆α = ±00 2θmax 116,35320 116,35870 116,37950 d 0,90658 Å 0,90655 Å 0,90645 Å ∆α = ±30 2θmax 116,16590 116,19980 116,2460 d 0,9075 Å 0,90733 Å 0,90711 Å ∆α = ±50 2θmax 116,2840 116,33660 116,35940 d 0,90692 Å 0,90666 Å 0,90655 Å ∆α = ±70 2θmax 116,25020 116,28820 116,32120 d 0,90708 Å 0,9069 Å 0,90674 Å 81 Luan van PHỤ LỤC 3: ĐỒ THỊ d-Sin2ψ CỦA CÁC MẪU CÒN LẠI Kết mẫu M3 a) ∆α= 00 b) ∆α = ± 30 c) ∆α = ±50 d) ∆α= ±70 82 Luan van Kết mẫu M5 a) ∆α= 00 b) ∆α = ± 30 c) ∆α = ±50 d) ∆α= ±70 83 Luan van Kết mẫu M6 a) ∆α= 00 b) ∆α = ± 30 c) ∆α = ±50 d) ∆α= ±70 84 Luan van Kết mẫu M8 a) ∆α= 00 b) ∆α = ± 30 c) ∆α = ±50 d) ∆α= ±70 85 Luan van Kết mẫu M10 a) ∆α= 00 b) ∆α = ± 30 c) ∆α = ±50 d) ∆α= ±70 86 Luan van Kết mẫu M14 a) ∆α= 00 b) ∆α = ± 30 c) ∆α = ±50 d) ∆α= ±70 87 Luan van Kết mẫu M16 a) ∆α= 00 b) ∆α = ± 30 c) ∆α = ±50 d) ∆α= ±70 88 Luan van Kết mẫu M17 a) ∆α= 00 b) ∆α = ± 30 c) ∆α = ±50 d) ∆α= ±70 89 Luan van PHỤ LỤC 4: BẢN VẼ CHẾ TẠO VÀ PHƯƠNG ÁN CẢI TIẾN THIẾT BỊ DAO ĐỘNG TRÊN TRỤC Phương án cải tiến thiết bị dao động trục Bản vẽ chế tạo thiết bị dao động mẫu 90 Luan van S K L 0 Luan van ... kết nghiên cứu quan hệ ứng suất dư kích thước hạt 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn đề tài - Cho phép ứng dụng nhiễu xạ X-Quang để xác định ứng suất dư cho vật liệu tinh thể hạt thô - Quan hệ ứng suất dư. .. nghiên cứu giới hạn đề tài a) Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết biến dạng dẻo - Nghiên cứu xử lý nhiệt cho thép C45 qua biến dạng dẻo - Nghiên cứu xác định ứng suất dư cho vật liệu tinh. .. Luan van TÓM TẮT Xác định ứng suất dư cho vật liệu tinh thể hạt thơ dùng nhiễu xạ x-quang có nhiều ưu điểm so với phương pháp xác định ứng suất dư khác khơng phá hủy cấu trúc vật liệu, thực chi