Đồ án tốt nghiệp ảnh hưởng của các thông số công nghệ trong quá trình dập tấm trên rãnh chu kỳ nhằm tạo vật liệu có cấu trúc siêu mịn bằng phương pháp mô phỏng số kết hợp với thực nghiệm

Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Ma nhê hợp kim ma nhê 1.2 Phương pháp cải thiện độ bền vật liệu 1.2.1 Độ bền học vật liệu kim loại .9 1.2.2 Vật liệu siêu mịn phương pháp biến dạng dẻo mãnh liệt SPD .10 1.3 Các phương pháp chế tạo vật liệu siêu mịn 13 1.3.1 Phương pháp chế tạo vật liệu siêu mịn thể khối 13 1.3.1.1 Ép kênh gấp khúc ( Equal-channel angular pressing, ECAP) 13 1.3.1.2 Xoắn áp lực cao ( High-pressure torsion, HPT) 15 1.3.1.3 Rèn đa chiều 17 1.3.1.4 Nén-ép chu kì (CEC) 18 1.3.1.5 Xoắn - ép (TE- Twist Extrusion) 18 1.3.2 Phương pháp chế tạo vật liệu siêu mịn dạng 19 1.3.2.1 Phương pháp cán dính (ARB) .21 1.3.2.1.1 Các tượng ảnh hưởng đến liên kết bề mặt 22 1.3.2.1.2 Ưu điểm phương pháp cán dính (ARB) 23 1.3.2.1.3 Nhược điểm phương pháp cán dính (ARB) 23 1.3.2.2 Phương pháp dập rãnh chu kỳ (CGP- Constrain Groove Pressing)23 1.4 Kết luận .27 CHƯƠNG II CƠ SỞ LÍ THUYẾT BÀI TỐN DẬP ĐỊNH HƯỚNG TRÊN RÃNH CHU KỲ NHẰM TẠO VẬT CÓ CẤU TRÚC SIÊU MỊN 28 2.1 Nguyên lí tốn sản xuất vật liệu siêu mịn 28 2.1.1 Nguyên lí tạo hình 28 2.2 Khuôn dập 30 2.2.1 Điều kiện làm việc khuôn dập tạo hình 30 2.2.2 u cầu tính khn dập 30 2.2.3 Các dạng sai hỏng khuôn cách khắc phục .31 2.2.3 Vật liệu làm khuôn dập 32 2.3 Khuôn dập định hướng ranch chu kỳ tạo vật liệu cấu trúc siêu mịn công nghệ CGP 33 2.4 Ảnh hưởng số thơng số cơng nghệ đến q trình tạo hình biến dạng 36 2.4.1 Nhiệt độ 36 2.4.2 Tốc độ biến dạng .38 TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại 2.4.3 Ma sát 39 2.4.4 Hóa bền biến dạng 40 2.4.5 Tác động ứng suất dư 42 CHƯƠNG III MƠ PHỎNG SỐ QTRÌNH DẬP SPD 44 3.1 Phần mềm mơ q trình tạo hình vật liệu .44 3.2 Mơ q trình ép định hướng rãnh chu kỳ - mơ hình 3D 46 3.2.1 Mơ hình hình học tốn ép định hướng rãnh chu kỳ 3D .46 3.2.2 Thiết lập mơ hình phơi khn dập 47 3.2.3 Mơ hình lắp ghép phôi khuôn 48 3.3 Kết phân tích 50 3.3.1 Hình dạng hình học phơi sau chu kỳ ép tạo sóng phẳng 51 3.3.2 Phân tích trạng thái ứng suất biến dạng 52 3.3.2.1 Trạng thái ứng suất 52 3.3.2 Trạng thái biến dạng 55 3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng thơng số cơng nghệ đến q trình CGP 60 3.4.1 Ảnh hưởng hệ số ma sát .60 3.4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ 63 3.4.3 Ảnh hưởng chiều dày phôi 64 3.5 Kết luận .66 CHƯƠNG IV THỰC NGHIỆM 68 4.1 Vật liệu thí nghiệm 68 4.1.1 Vật liệu ban đầu 68 4.2 Thiết bị thí nghiệm 69 4.2.1 Khuôn ép 69 4.2.2 Máy ép thủy lực STENHØJ-100 .70 4.2.3 Thiết bị gia nhiệt cho khuôn phôi 71 4.2.4 Máy kéo nén 71 4.2.5 Máy soi tổ chức 72 4.2.6 Lò nung 73 4.2.7 Máy đo độ cứng 73 4.3 Điều kiện thí nghiệm 74 4.4 Phương pháp phân tích kết thí nghiệm .76 4.5 Kết phân tích 78 4.5.1 Ảnh tổ chức tế vi cấp hạt .78 4.5.2 Kết đo độ cứng 83 KẾT LUẬN 86 TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại Tài liệu tham khảo tiếng việt .87 Tài liệu tham khảo nước 87 Danh sách từ viết tắt .96 Danh sách hình .96 Danh sách bảng .98 TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại LỜI NĨI ĐẦU Cơng nghệ vật liệu ngày có bước phát triển mạnh mẽ mang tính chất đột phá Nhiều loại vật liệu đời có tính kỹ thuật vượt trội so với loại truyền thống tạo điều kiện thúc đẩy tiến khoa học tiến tới tầm cao Trong số cơng nghệ tiến tiến phải kể đến công nghệ vật liệu siêu mịn kim loại hợp kim Vật liệu kim loại hợp kim có tầm quan trọng đặc biệt sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp thuộc kinh tế Quốc dân Mặc dù có lịch sử phát triển lâu đời ngày loại vật liệu kim loại hợp kim tiếp tục nghiên cứu, phát triển cách mạnh mẽ xuất công nghệ phục vụ chế tạo vật liệu cải tạo chúng nhằm tăng cao cơ, lý tính đáp ứng yêu cầu áp dụng thực tế Một số tính chất quý giá loại vật liệu kim loại khả biến dạng dẻo chúng làm cho trình gia cơng thực Ngồi q trình biến dạng dẻo làm cho vật liệu có cấu trúc hạt nhỏ so với cấu trúc đúc ban đầu nói chung tính chất chúng cải thiện theo hướng tốt Q trình làm mịn hạt chứa vơ số lệch dựa sở tạo siêu hạt trình biến dạng dẻo sở chung cho tất kim loại Tuy nhiên với phương pháp biến dạng dẻo truyền thống cán, rèn, dập khối nóng hay ép chảy, mức độ biến dạng cho phép đạt kích thước hạt nhỏ tới giá trị đó, khơng cho phép nhận vật liệu có kích thước hạt mịn siêu mịn Một số nguyên nhân không đạt giới hạn kích thước mịn hạt kim loại q trình gia cơng trạng thái nóng có xảy q trình kết tinh lại trạng thái nguội với mức độ biến dạng nhỏ, biến dạng xảy trình phá huỷ Để khắc phục trình phá huỷ kim loại biến dạng lớn phục vụ cho nghiên cứu khám phá tiếp theo, thời gian gần đây, bắt đầu phương pháp SPD Phương pháp chứng minh rằng, trình biến dạng dẻo trạng thái nguội hay ấm đạt mức độ biến dạng lớn dẫn tới kết khả quan việc cải thiện tính chất vật liệu kim loại, cụ thể làm cho vật liệu kim loại có cấu trúc mịn tiến tới cấu trúc nano tạo cho chúng vừa có độ bền, độ cứng cao lại vừa có tính dẻo tốt phục vụ cho việc gia công chế tạo chi tiết Tuy có nhiều cơng nghệ chế tạo vật liệu siêu mịn khác mục đích riêng nhiều tác giả tập chung nghiên cứu phương pháp Tuy nhiên TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại chúng phát nghiên cứu vài thập kỷ gần có xu hướng mở rộng chủng loại lẫn quy mô nghiên cứu ứng dụng sản xuất công nghiệp Trong số loại vật liệu đề cập đến nhiều vật liệu titan, đồng, nhơm, ma nhê…, ngồi loại vật liệu khác đề cập nghiên cứu cách tích cực Vật liệu hợp kim Mg biết đến sớm số vật liệu nhẹ quan trọng, sử dụng nhiều công nghiệp điện tử, hàng không, công nghiệp ô tô y học Phương pháp biến dạng dẻo mãnh liệt làm cho hợp kim loại Mg thay đổi cấu trúc với hạt nhỏ hơn, mịn hơn, tiếp tục với mức độ biến dạng cấu trúc siêu mịn vật liệu thay đổi tính chất cách đột biến theo hướng tốt phù hợp việc ứng dụng rộng rãi chúng Để ứng dụng rộng rãi hợp kim Mg có cấu trúc hạt siêu mịn đời sống, em chọn đề tài nghiên cứu” Nghiên cứu ảnh hưởng thơng số cơng nghệ q trình dập rãnh chu kỳ nhằm tạo vật liệu có cấu trúc siêu mịn phương pháp mô số kết hợp với thực nghiệm” Đồ án em trình bày nghiên cứu chế biến dạng dẻo nhằm tối ưu thông số công nghệ toán dập song tạo vật liệu siêu mịn với vật liệu hợp kim ma nhê dạng Đồng thời qua kết đề xuất kết cấu khn chế tạo khn dập Trong nghiên cứu tính tốn có sử dụng phương pháp mô số phần mềm ABAQUS Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, bảo ân cần, tận tình giáo TS Đặng Thị Hồng Huế, thầy, cô bạn sinh viên môn CHVL & Cán KL giúp em hoàn thành Đồ án Do đề tài mới, thời gian ngắn cho đề tái nghiên cứu kiến thức hạn hẹp nên đồ án tránh khỏi sai sót, em mong góp ý, bảo thày, cô bạn Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Tăng Văn Quân TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Ma nhê hợp kim ma nhê Ma nhê nguyên tố chiếm trọng lượng lớn vỏ trái đất [1] Mặc dù nguyên tố tìm thấy, song sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực với vai trò khác nhau, chi tiết có yêu cầu tải trọng nhẹ dùng công nghiệp ô tô, máy bay thiết bị điện tử Các loại quặng ma nhê tìm thấy nhiều biển [2] Lượng ma nhê hòa tan dư nước biển lớn, khoảng (1,1kg/m3) Ma nhê kim loại có khối lượng nhẹ thứ ba số nguyên tố kim loại Mật độ vào khoảng 1,74g/cm3, xấp xỉ ¼ trọng lượng thép 2/3 trọng lượng nhơm [3-5] Bởi tỉ trọng thấp tính cao, nên vật liệu ma nhê sử dụng rộng rãi thiết bị trọng lượng nhẹ [6] Một ưu điểm ma nhê tính khả đúc (phù hợp với đúc áp lực cao nhiệt độ nóng chảy thấp) Bên cạnh tính chịu hàn vật liệu cao [4] Tuy nhiên, ma nhê bị giới hạn ứng dụng số nhược điểm như: mô đun đàn hồi, giới hạn bền, khả chống dão nhiệt độ cao thấp hoạt tính hóa học cao [4] Sảm phẩm từ ma nhê sản xuất vào kỷ 19 Sau đó, hợp kim ma nhê nghiên cứu từ thời gian Các hợp kim sử dụng để chế tạo cánh máy bay phục vụ chiến tranh giới thứ II Tuy nhiên, không lâu sau hợp kim ma nhê không tiếp tục nghiên cứu, ứng dụng mà thay vào nhơm hợp kim nhơm Theo sách bảo vệ môi trường chống tăng giá nhiên liệu, hợp kim ma nhê lại tiếp tục tập trung nghiên cứu trở lại loại vật liệu cấu trúc chủ yếu Sau nghiên cứu chuyên sâu, số hợp kim ma nhê sử dụng để chế tạo thiết bị y tế phục vụ việc khám chữa bệnh người như: đinh vít cố định xương tạm thời, dây định vị chất cấy sinh học,…[7] Khi thêm vào hợp kim ma nhê nguyên tử ma nhê nguyên chất giúp cải thiện tính chất học hợp kim Ma nhê kim loại có hoạt tính cao, phản ứng với kim loại hợp kim khác để thạo thành hợp kim đa nguyên Hợp kim ma nhê đa số nhiều pha Những pha ảnh hưởng đến cấu trúc tính chất hợp kim ma nhê Độ bền, độ cứng tính chất học khác hợp kim ma nhê chịu ảnh hưởng pha ma nhê TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại Nhôm, thiếc, kẽm, măng gan kim loại thường kết hợp với ma nhê để chế tạo hợp kim có tính cao Hợp kim nhơm – ma nhê có độ bền cao nhiều so với vật liệu ma nhê nguyên chất Độ bền hợp kim ma nhê không cải thiện nhiều dùng nhôm [8], muốn cải thiện tính cao người ta phải dùng thêm số nguyên tố kim loại khác Như thiếc kim loại thường sử dụng với nhôm ma nhê tạo thành hợp kim có độ bền, độ dẻo cao [6] Hơn nữa, thiếc có lợi việc làm nhỏ hạt trình biến dạng hợp kim ma nhê Bên cạnh đó, nguyên tố măng gan hợp kim nhôm-ma nhê tạo thành vật liệu có khả chống ăn mịn với nước biển Nhiều lim loại sử dụng công nghệ chế tạo hợp kim ma nhê với tính đặc biệt Khi thêm vào nguyên tố làm tăng giới hạn bền hợp kim ma nhê nhiệt độ cao, chống dão chống ăn mòn kim loại [2] Hợp kim ma nhê vật liệu đa tinh thể gồm tập hợp nhiều hạt đơn tinh thể, định hướng hạt khác hạt liên kết thông qua biên giới hạt, trật tự xếp nguyên tử bị xáo trộn cản trở lệch chuyển động Do khác định hướng hạt làm cho có ngoại lực tác dụng, trượt bắt đầu số hạt có định hướng thuận lợi Để trượt xảy mà tồn đa tinh thể đảm bảo tính liên tục, lý thuyết học chứng minh cần phải có năm hệ trượt độc lập hoạt động Vì từ đầu, trượt đa tinh thể xảy nhiều hệ trượt phức tạp yêu cầu ứng suất trượt cao nhiều so với trượt đơn giản hệ trượt đơn tinh thể có kiểu mạng Biến dạng dẻo hợp kim ma nhê chủ yếu theo chế trượt Trượt dịch chuyển tương đối hai phần tinh thể với theo mặt phương định gọi mặt trượt phương trượt Khoảng cách dịch chuyển tương đương thông số mạng hay số chẵn lần thông số mạng Như vậy, sau trượt, mối liên kết nguyên tử với nguyên tử xung quanh khôi phục lại cũ Kết nghiên cứu nhiễu xạ Rơnghen cho biết, mặt trượt phương trượt thường mặt phương có mật độ nguyên tử cao mạng Một mặt trượt phương trượt mặt trượt tạo thành hệ trượt Ma nhê có kiểu mạng lục giác xếp chặt với thông số a = 0,320 nm, c = 0, 520 nm, tỉ số c/a = 1.624, hệ trượt ({00.2} ) hệ trượt chiếm ưu thế, trình trượt xảy sớm chiếm ưu hệ Một hệ trượt quan trọng khác {10.0} , kiểu tháp I {10.1} kiểu tháp II {11.2} (Hình 1.1) TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại Thực nghiệm lý thuyết cho biết có thành phần ứng suất tiếp mặt phương trượt gây trượt, cịn ứng suất pháp khơng gây trượt Để kim loại bắt đầu trượt, thành phần ứng suất tiếp phải đạt tới giá trị định Người ta gọi ứng suất tiếp cần thiết để kim loại bắt đầu trượt ứng suất tiếp tới hạn th Cùng ngoại lực tác dụng mặt trượt phương trượt có định hướng khác có giá trị ứng suất tiếp khác Như vậy, góc định hướng tương đối ngoại lực với mặt phương trượt có ý nghĩa quan trọng đến khả xảy trượt kề (cách ~ 200 A ) Chỉ có hệ trượt sở khơng phụ thuộc vào hệ trượt khác hệ đó, biến dạng dẻo đồng nhât theo điều kiện dẻo Von-Mises [10] Vì vậy, biến dạng dẻo hệ trượt sở chịu tác động hệ trượt khác Hình 1.1: Hệ trượt ma nhê Hợp kim ma nhê a) Cơ sở, b) Lăng trụ, c) Kểu tháp I, d) Kiểu tháp II Mũi tên phương trượt [11] Ở nhiệt độ cao, hệ trượt kết hợp với trở nên động Vì thế, ma nhê biến dạng nhiệt độ cao với nhiều hệ trượt khác nhau, không riêng hệ trượt sở Tỉ lệ ứng suất cắt hệ trượt sở hệ trượt sở khác lớn, tùy thuộc vào hợp kim ma nhê với nguyên tố khác Điều quan sát hợp kim AZ31, tỉ lệ khoảng 22.5 [12], ma nhê nguyên chất 4887 [13] Với tính ưu việt so với loại vật liệu khác, hợp kim ma nhê chọn làm đối tượng nghiên cứu, cải thiện độ bền học thơng qua phương pháp tạo hình biến dạng TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại 1.2 Phương pháp cải thiện độ bền vật liệu 1.2.1 Độ bền học vật liệu kim loại Những nhân tố gây nên cản trở sản sinh lệch nguyên nhân dẫn đến hóa bền biến dạng [14] Một số phương pháp hóa bền vật liệu kim loại biết đến như: Hóa bền biến dạng q trình biến dạng, lệch khơng ngừng sinh ra, mật độ lệch tăng lên Khi chuyển động nhiều hệ trượt khác nhau, lệch gặp phải chướng ngại vật cắt làm cho chúng bị dồn ứ chuyển động khó khăn Ở chỗ tạo thành rừng lệch Rừng lệch cản trở chuyển động lệch khác Các lệch muốn tiếp tục chuyển động phải vượt qua cắt Điều đỏi hỏi phải tăng ứng suất Trường ứng suất lệch bị dồn ứ chống lại sản sinh di chuyển lệch khác nguyên nhân dẫn đến hóa bền biến dạng Mối liên hệ mật độ lệch giới hạn bền vật liệu trình bày tài liệu [15], thơng qua cơng thức: (1.1) Δσy = M.α.G.b√ ρ D đó: M hệ số Taylor, số (thường có giá trị từ 0,1  0,5), G mơ đun cắt, b véc tơ Burgers ρD mật độ lệch - Biên giới hạt vừa nguồn lệch, vừa chướng ngại vật ngăn cản chuyển động lệch góp phần dẫn đến hóa bền biến dạng Hóa bền dung dịch rắn: nguyên tố thứ hai hoà tan vào mạng tinh thể kim loại tạo nên dung dịch rắn (thay xen kẽ) làm tăng xơ lệch mạng làm tăng độ bền độ cứng Hiệu ứng hoá bền dung dịch rắn thường kèm theo giảm độ dẻo độ dai hợp kim, người ta thường chọn hàm lượng phần trăm nguyên tố hợp kim đưa vào cho tối ưu để có hố bền cao không làm giảm độ dẻo, độ dai hợp kim [9] Tạo pha cứng phân tán hay hoá bền tiết pha: số nguyên tố đưa vào hợp kim (thường với hàm lượng nhỏ) tạo thành pha hợp chất cứng kích thước nhỏ độ phân tán cao có tác dụng chất cản trở chuyển động lệch, gây hiệu ứng tăng độ bền độ cứng, đồng thời làm giảm độ dẻo hợp kim Làm nhỏ hạt: hợp kim hố làm tổ chức tế vi hợp kim có hạt tinh thể kích thước nhỏ Các tinh thể biến nhỏ làm tăng tổng diện tích bề mặt TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại biên giới hạt, gây hiệu ứng tăng bền đề cập tới biểu thức Hall-Petch [17] Ưu điểm bật chế tăng bền làm nhỏ hạt làm tăng tất tiêu độ bền, độ dẻo, độ dai hợp kim, hạt nhỏ nguy sản sinh vết nứt biên giới hạt tập trung ứng suất cục tập trung đường lệch giảm Vai trị hố bền biên giới hạt đa tinh thể quan trọng Các lệch chuyển động bị dừng lại trước biên giới hạt tạo thành tập hợp lệch Tập hợp lệch tạo thành trường ứng suất bổ sung với ngoại lực Khi hợp lực đủ lớn kích thích nguồn lệch hạt lân cận hoạt động Nhờ đó, q trình biến dạng dẻo truyền từ hạt sang hạt khác Q trình trở nên khó khăn kích thước hạt nhỏ, số lượng lệch tập hợp giảm trường ứng suất bổ sung yếu Giữa ứng suất chảy đa tinh thể kích thước hạt d có quan hệ phụ thuộc theo biểu thức Hall-Petch [17, 18] công thức (1.2): σ y =σ 0+ k y d −1 (1.2) đó: σy giới hạn chảy vật liệu, σ0 ứng suất ban đầu vật liệu ky số liên quan đến cấu trúc biên giới hạt Công thức (1.2) biểu thị mối quan hệ độ bền vật liệu kích thước hạt, độ bền tăng khơng làm thay đổi thành phần hóa học vật liệu Cơng thức áp dụng cho khoảng giá trị kích thước hạt từ 20 nm tới 10 microns Trong vật liệu nano với kích thước hạt nhỏ từ 10 đến 30 nm, hóa mềm kim loại quan sát [19] Thực tế biết đến đối lập mà Hall-Petch tìm [20] Cơng thức mô tả mối quan hệ hoạt động lệch kích thước hạt Tuy nhiên, vật liệu cấu trúc na nơ bao gồm hạt có kích thước đủ nhỏ để hoạt động lệch biên giới hạt tích cực bên hạt [21] Vì vậy, với kích thước hạt vơ nhỏ, vật liệu có cấu trúc na no có độ bền cao chuyển động khó khăn lệch biên giới hạt Độ cứng, độ bền vật liệu định kích thước hạt cấu trúc tế vi kim loại Kim loại có kích thước độ hạt nhỏ (giới hạn 10nm) nhiều cấu trúc dạng {111} có độ cứng, độ bền cao Quy luật thể qua lý thuyết Hall-Petch Vì vậy, cải thiện tính vật liệu phương pháp làm nhỏ hạt, hạt siêu mịn ngày nghiên cứu phát triển 1.2.2 Vật liệu siêu mịn phương pháp biến dạng dẻo mãnh liệt SPD TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại lần và lần ép Với mỗi mức được tiến hành với mẫu và được đánh dấu theo thứ tự 1, và Kết quả của thí nghiệm kéo được trình bày hình 4.22 Hình 4.22: Đồ thị biểu diễn mối tương quan ứng suất biến dạng Kết quả ở hình 4.22 cho thấy AZ31 chưa ép với kích thước hạt thơ (53,4µm) có đợ bền thấp (~333Mpa) Sau lần ép CGP, độ bền tăng lên 405Mpa Điều này có thể giải thích sau: với AZ31 chưa qua biến dạng, hạt thô, chế biến dạng dẻo chủ yếu là sự chuyển động của lệch và song tinh Tuy nhiên, với AZ31 sau đã qua CGP, hạt mịn, hạt đẳng trục với các góc biên hạt lớn làm cản trở sự chuyển động của lệch dẫn đến làm tăng độ bền của vật liệu TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại KẾT LUẬN Tuy thời gian nghiên cứu không nhiều, điều kiện khó khăn về thiết bị và công nghệ nước, nhóm nghiên cứu đã hồn tồn làm chủ được cơng nghệ ép CGP Đã tiến hành làm thực nghiệm vật liệu AZ31 nhằm chế tạo vật liệu thể có cỡ hạt siêu mịn, số kết luận được rút sau: Về công nghệ  Đã chế tạo thành cơng kết cấu khn CGP với góc nghiêng 45 o phục vụ cho trình ép AZ31 dạng (phơi có kích thước 60x 60x3mm)  Làm chủ công nghệ ép CGP cho AZ31 ở nhiệt độ cao Dưới là một vài nét cần lưu ý - Khuôn ép, sau được bôi trơn lòng khuôn, nung đến nhiệt độ 250oC, cho phôi AZ31 lên khuôn đợi phút ép máy thủy lực - Chất bơi trơn sử dụng q trình MoS2 - Lực ép cao lần ép 4,5 Về cấu trúc Đã tạo tổ chức mịn mẫu sau lần ép - Kích thước hạt ban đầu 53,4 μm -Sau lần ép kích thước hạt giảm xuống 9,4 μm - Tổ chức hạt nhận tương đối đồng toàn tiết diện mẫu, hạt nhận sau 6,8 lần ép đồng đẳng trục Về tính - Đối với AZ31 , độ cứng HV tăng tỉ lệ thuận với số lần ép Từ 91,5 HV lên 100,93 HV và tương đối đồng đều toàn bộ diện tích mặt cắt ngang của phôi ép - Độ bền của AZ31 sau lần ép tăng lên 1.25 lần so với chưa ép TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại Tài liệu tham khảo tiếng việt [1] Lê Công Dưỡng (1997), "Vật liệu học", Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [2] Trọng Giảng (2003), “ANSYS & Mô số công nghiệp phần tử hữu hạn”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [3] Đỗ Minh Nghiệp, Nguyễn Khắc Cường, Nguyễn Văn Sứ (1990), "Các Phương pháp nghiên cứu kim loại hợp kim T1, T2" Nhà xuất Đại học Bách Khoa, Hà Nội [4] Nguyễn Khắc Xương (2003), "Vật liệu kim loại mầu", Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [5] Nguyễn Tất Tiến (2000), "Lý thuyết biến dạng dẻo", Nhà xuất Đại Học Bách Khoa Hà Nội Tài liệu tham khảo nước [1] OKAMOTO, H Desk handbook: phase diagrams for binary alloys Materials Park, OH: ASM International, 2000 [2] AVEDESIAN, M M and Hugh BAKER, eds Magnesium and magnesium alloys Materials Park, OH: ASM International, 1999 [3] MORDIKE, Barry L and K U KAINER, eds Magnesium alloys and their applications Frankfurt:Volks wagenwerk,Werkstoff N Information sgesellschaft, 1998 [4] MORDIKE, B.L and T EBERT Magnesium: Properties — applications potential Materials Science and Engineering: A 2001, vol 302, no 1, pp 37-45 [5] CAHN, R W., P HAASEN and E J KRAMER, eds Materials science and technology: a comprehensive treatment Weinheim: Wiley-VCH, 2005 [6] GUPTA, M Magnesium, magnesium alloys, and magnesium composites New York: John Wiley & Sons, 2011 [7] VRATNA, J Diploma Thesis: Physical Properties of Ultrafine-grained Polycrystals of Magnesium Based Alloys 2010 [8] LYON, P., T WILKS and I SYED The influence of alloying elements and heat treatment upon properties of Elektron 21 (EV31A) alloy In: NEAL R NEELAMEGGHAM, Howard I KAPLAN and Bob Ross POWELL, eds TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại Magnesium technology 2005: Proceedings of the symposium Warrendale, Pa: TMS, 2005, p 303-308 [9] GOTTSTEIN, G Physical foundations of materials science Berlin ; New York: Springer, 2004 [10] VON MISES, R Mechanik der plastischen Formänderung von Kristallen Zeitschrift für angewande Mathematik und Mechanik 1928, no 8, pp 161¬185 [11] ILLKOVA, K Doctoral Thesis: Influence of Solid Solution Elements and Precipitate Formation on the Mechanical Behaviour of Magnesium Alloys.2013 [12] AGNEW, S.R and Ö DUYGULU Plastic anisotropy and the role of nonbasal slip in magnesium alloy AZ31B International Journal of Plasticity.2005,vol 21, no 6, Plasticity of Multiphase Materials, pp 1161-1193.101 [13] LOU, X.Y., M LI, R.K BOGER, S.R AGNEW and R.H WAGONER Hardening evolution of AZ31B Mg sheet International Journal of Plasticity 2007, vol 23, no.1, pp 44-86 [14] KUHLMANN-WILSDORF, D Theory of plastic deformation: - properties of low energy dislocation structures Materials Science and Engineering: A 1989, vol 113, pp 1-41 [15] Strengthening mechanisms of materials, Wikipedia, [16] COTTRELL, A.H Theory of brittle fracture in steel and similar metals Trans TMS-AIME 1958, vol 212, pp 192-203 [17] HALL, E.O The Deformation and Ageing of Mild Steel: III Discussion of Results Proceedings of the Physical Society Section B 1951, vol 64, no.9, pp.747753 [18] PETCH, N.J The cleavage strength of polycrystals Journal of the Iron and Steel Institute London 1953, vol 173, pp 25-28 [19] CHOKSHI, A.H., A ROSEN, J KARCH and H GLEITER On the validity of the hall-petch relationship in nanocrystalline materials Scripta Metallurgica 1989, vol 23, no 10, pp 1679-1683 [20] SURYANARAYANA, C The structure and properties of nanocrystalline materials: issues and concerns JOM 2002, vol 54, no 9, pp 24-27 [21] SCHIOTZ, J., F D DI TOLLA and K W JACOBSEN Softening of nanocrystalline metals at very small grain sizes Nature 1998, vol 391, pp 561563 TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại [22] VALIEV, R.Z., Y ESTRIN, Z HORITA, T.G LANGDON, M.J ZECHETBAUER and Y.T ZHU Producing bulk ultrafine-grained materials by severe plastic deformation JOM 2006, vol 58, no 4, pp 33-39 [23] HUANG, J.Y., Y.T ZHU, H JIANG and T.C LOWE Microstructures and dislocation configurations in nanostructured Cu processed by repetitive corrugation and straightening Acta Materialia 2001, vol 49, no 9, pp 1497-1505 [24] ESTRIN, Y and A VINOGRADOV Extreme grain refinement by severe plastic deformation: A wealth of challenging science Acta Materialia 2013, vol 61, no 3, pp 782-817 [25] LAPOVOK, R., P.F THOMSON, R COTTAM and Y ESTRIN The effect of grain refinement by warm equal channel angular extrusion on room 102 temperature twinning in magnesium alloy ZK60 Journal of Materials Science 2005, vol 40, no 7, pp 1699-1708 [26] ESTRIN, Y., L S TOTH, Y BRÉCHET and H S KIM Modelling of the evolution of dislocation cell misorientation under severe plastic deformation Materials Science Forum 2006, vols 503-504, pp 675-680 [27] ZEHETBAUER, M., T UNGAR, R KRAL, A BORBÉLY, E SCHAFLER, B ORTNER, H AMENITSCH and S BERNSTORFF Scanning X-ray diffraction peak profile analysis in deformed Cu-polycrystals by synchrotron radiation ActaMaterialia 1999, vol 47, no 3, pp 1053-1061 [28] ZHU, Y.T., T.C LOWE and T.G LANGDON Performance and applications of nanostructured materials produced by severe plastic deformation ScriptaMaterialia 2004, vol 51, no 8, pp 825-830 [29] BENJAMIN, J.S Dispersion strengthened superalloys by mechanical alloying Metallurgical Transactions 1970, vol 1, no 10, pp 2943-2951 [30] WITKIN, D.B and E.J LAVERNIA Synthesis and mechanical behavior of nanostructured materials via cryomilling Progress in Materials Science 2006, vol 51, no 1, pp 1-60 [31] BIRRINGER, R., H GLEITER, H.-P KLEIN and P MARQUARDT Nanocrystalline materials an approach to a novel solid structure with gas-like disorder? Physics Letters A 1984, vol 102, no 8, pp 365-369 [32] ERB, U., A.M EL-SHERIK, G PALUMBO and K.T AUST Synthesis, structure and properties of electroplated nanocrystalline materials Nanostructured Materials 1993, vol 2, no 4, pp 383-390 TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại [33] WANG, J.T Historic Retrospection and Present Status of Severe Plastic Deformation in China Materials Science Forum 2006, vols 503-504, pp 363-370 [34] SRINIVASAN, C Do Damascus swords reveal India’s mastery of nanotechnology Current Science 2007, vol 92, no 3, pp 279-280 [35] SHERBY, O.D and J WADSWORTH Ancient blacksmiths, the Iron Age, Damascus steels, and modern metallurgy Journal of Materials Processing Technology 2001, vol 117, no 3, pp 347-353 [36] BRIDGMAN, P.W Studies in large plastic flow and fracture with special emphasis on the effects of hydrostatic pressure Metallurgy and metallurgical engineering series 1952 [37] LANGDON, T.G The principles of grain refinement in equal-channel angular pressing Materials Science and Engineering: A 2007, vol 462, no.1-2, pp 3-11.103 [38] ZHILYAEV, A.P and T.G LANGDON Using high-pressure torsion for metal processing: Fundamentals and applications Progress in Materials Science 2008, vol 53, no 6, pp 893-979 [39] SAITO, Y., H UTSUNOMIYA, N TSUJI and T SAKAI Novel ultra-high straining process for bulk materials-development of the accumulative roll- bonding (ARB) process ActaMaterialia 1999, vol 47, no 2, pp 579-583 [40] THOMAS, W.M., E D NICHOLAS, J C NEEDHAM, M G MURCH, P TEMPLE-SMITH and C J DAWES Patent No 9125978.8, UK, 1991 [41] MISHRA, R.S., M.W MAHONEY, S.X MCFADDEN, N.A MARA and A.K MUKHERJEE High strain rate superplasticity in a friction stir processed 7075 Al alloy Scripta Materialia 1999, vol 42, no 2, pp 163¬168 [42] ZHU, Y.T., T C LOWE, H JIANG and J HUANG Patent No 6197129, USA, 2001 [43] ZHU, Y.T., H JIANG, J HUANG and T.C LOWE A new route to bulk nanostructured metals Metallurgical and Materials Transactions A 2001, vol 32, no 6, pp 1559-1562 [44] SITDIKOV, O., T SAKAI, A GOLOBORODKO, H MIURA and R KAIBYSHEV Effect of Pass Strain on Grain Refinement in 7475 Al Alloyduring Hot Multidirectional Forging Materials Transactions 2004, vol 45, no 7, pp 2232-2238 TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại [45] ZEHETBAUER, M and R.Z VALIEV, eds Severe Plastic Deformation by Twist Extrusion In: M ZEHETBAUER and R.Z VALIEV, eds Nanomaterials by severe plastic deformation: proceedings of the conference “Nanomaterials by Severe Plastic Deformation, NANOSPD2,” December 9¬13, 2002, Vienna Austria Weinheim: Wiley-VCH, 2004, p 511-516 [46] RICHERT, J and M RICHERT A New Method for Unlimited Deformation of Metals and Alloys Aluminium 1986, vol 62, no 8, pp 604-607 [47] RICHERT, M., Q LIU and N HANSEN Microstructural evolution over a large strain range in aluminium deformed by cyclic-extrusion-compression Materials Science and Engineering: A 1999, vol 260, no 1-2, pp 275-283 [48] Krallics G, Lenard J G, J Mater.Proc.Tech, 152 (2004) 154 [49] Li B L, Tsuji N, Kamikawa, Mater.Sci Eng, A423 (2006) 331 [50] Lee SH, Saito Y, Tsuji N, Utsunomiya H, Sakai T, Scripta Mater, 46 (2002) 281 [51] Valiev, R and Langdon, T (2006) Principles of Equal-Channel Angular Pressing as a Processing Tool for Grain Re-finement Progress in Materials Science, 51, 881-981 [52] Alihosseini, H., Asle Zaeem, M and Dehghani, K (2012) A Cyclic ForwardBackward Extrusion Process as a Novel Severe Plastic Deformation for Production of Ultrafine Grains Materials Materials Letters, 68, 204-208 [53] Shin, D., Park, J., Kim, Y and Park, K (2002) Constrained Groove Pressing and Its Application to Grain Refinement of Aluminum Materials Science and Engineering A, 328, 98-103 [54] Tsuji, I., Saito, Y., Utsunomiya, H and Tanigawa, S (1999) Ultra-Fine Grained Bulk Steel Produced by Accumulative Roll-Bonding (ARB) Process ScriptaMaterialia, 40, 795-800 [55] Krishnaiah, I., Chakkingal, U and Venugopal, P (2005) Production of Ultrafine Grain Sizes in Aluminium Sheets by Severe Plastic Deformation Using the Technique of Groove Pressing Scripta Materialia, 52, 1229-1233 [56] Khodabakhshi, F., Kazeminezhad, M and Kokabi, A.H (2010) Constrained Groove Pressing of Low Carbon Steel: Nano-Structure and Mechanical Properties Materials Science and Engineering A, 527, 4043-4049 TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại [57] Alihosseini, H and Dehghani, K (2012) Bake Hardening of Ultra-Fine Grained Low Carbon Steel Produced by Con¬strained Groove Pressing Materials Science and Engineering A, 549, 157-162 [58] Khodabakhshi, F., Kazeminezhad, M and Kokabi, A.H (2012) Resistance Spot Welding of Ultra-Fine Grained Steel Sheets Produced by Constrained Groove Pressing: Optimization and Characterization Material Characterization, 69, 71-83 [59] Koizumi Y, Ueyama M, Tsuji N, Minamino Y High damping capacity of ultra- fine grained aluminum produced by accumulative roll bonding 2003; 355: 47¬51 [60] Sajadi A, Ebrahimi M, Djavanroodi F Experimental and numerical investigation of Al properties fabricated by CGP process Mater Sci Eng A 2012;552:97-103 Bagherifard S, Guagliano M Effects of surfaces nanocrystallization induced by shot peening on material properties: a review Frattura ed Integrita Strutturale 2009;7:316 [61] Jelliti S, Richard C, Retraint D, Roland T, Chemkhi M, Demangel C Effect of surface nanocrystallization on the corrosion behavior of Ti-6Al-4V titanium alloy Surf Coatings Technol 2013;224:82-7 [62]Kazeminezhad M, Hosseini E Optimum groove pressing die design to achieve desirable severely plastic deformed sheets Mater Des 2010;31:94-103 Khodabakhshi F, Kazeminezhad M The effect of constrained groove pressing on grain size, dislocation density and electrical resistivity of low carbon steel Mater Des 2011;32:3280-6 [63] Shirdel A, Khajeh A, Moshksar MM Experimental and finite element investigation of semi-constrained groove pressing process Mater Des 2010;31: 946-50 [64] Lee J, Park J Numerical and experimental investigations of constrained groove pressing and rolling for grain refinement J Mater Process Technol 2002;130131:208-13 [65] Krishnaiah A, Chakkingal U, Venugopal P Production of ultrafine grain sizes in aluminium sheets by severe plastic deformation using the technique of groove pressing Scr Mater 2005;52:1229-33 TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại [66] Lee J, Park J Numerical and experimental investigations of constrained groove pressing and rolling for grain refinement J Mater Process Technol 2002; 130131:208-13 [67] Krishnaiah A, Chakkingal U, Venugopal P Production of ultrafine grain sizes in aluminium sheets by severe plastic deformation using the technique of groove pressing Scr Mater 2005; 52: 1229-33 [68] Krishnaiah A, Chakkingal U, Venugopal P Applicability of the groove pressing technique for grain refinement in commercial purity copper Mater Sci Eng A 2005;410-411:337-40 [69] Peng K, Su L, Shaw L, Qian K Grain refinement and crack prevention in constrained groove pressing of two-phase Cu-Zn alloys Scr Mater 2007;56: 98790 [70] Yoon SC, Krishnaiah A, Chakkingal U, Kim HS Severe plastic deformation and strain localization in groove pressing Comput Mater Sci 2008;43: 641-5 [71] Zrnik J, Kovarik T, Novy Z, Cieslar M Ultrafine-grained structure development and deformation behavior of aluminium processed by constrained groove pressing Mater Sci Eng A 2009;503: 126-9 [72] Morattab S, Ranjbar K, Reihanian M On the mechanical properties and microstructure of commercially pure Al fabricated by semi-constrained groove pressing Mater Sci Eng A 2011;528: 6912-8 [73] Mou X, Peng K, Zeng J, Shaw LL, Qian K-W The influence of the equivalent strain on the microstructure and hardness of H62 brass subjected to multi¬cycle constrained groove pressing J Mater Process Technol 2011;211 :590-6 Peng K, Mou X, Zeng J, Shaw LL, Qian K-W Equivalent strain, microstructure and hardness of H62 brass deformed by constrained groove pressing Comput Mater Sci 2011;50: 1526-32 [74] Kumar SSS, Raghu T Structural and mechanical behaviour of severe plastically deformed high purity aluminium sheets processed by constrained groove pressing technique Mater Des 2013; 57: 114-20 [75] Aal MIAE, Kim HS Wear properties of high pressure torsion processed ultrafine grained Al-7%Si alloy Mater Des 2014; 53: 373-82 [76] Alidokht SA, Abdollah-zadeh A, Assadi H Effect of applied load on the dry sliding wear behaviour and the subsurface deformation on hybrid metal matrix composite Wear 2013; 305: 291-8 TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại [77] Finite Element Analysis of the Groove Pressing of Aluminum Alloy, Modeling and Numerical Simulation of Material Science, 2014, 4, 32-36 [78] X Huang, K Suzuki, A Watazu, I Shigematsu, and N Saito, "Improvement of formability of Mg-Al-Zn alloy sheet at low temperatures using differential speed rolling," Journal of Alloys and Compounds, vol 470, pp 263-268, 2009 [79] H.Watanabe, T Mukai, and K Ishikawa, "Effect of temperature of differential speed rolling on room temperature mechanical properties and texture in an AZ31 magnesium alloy," Journal of Materials Processing Technology, vol 182, pp 644647, 2007 [80] Al-Samman and X Li, "Sheet texture modification in magnesium-based alloys by selective rare earth alloying," Materials Science and Engineering: A, vol 528, pp 38093822, 2011 [81] K Hantzsche, J Bohlen, J Wendt, K U Kainer, S B Yi, and D Letzig, "Effect of rare earth additions on microstructure and texture development of magnesium alloy sheets," Scripta Materialia, vol 63, pp 725-730, 2010 [82] AL-MAHARBI, M., I KARAMAN, I.J BEYERLEIN, D FOLEY, K.T.HARTWIG, L.J.KECSKES and S.N MATHAUDHU Microstructure, crystallographic texture, and plastic anisotropy evolution in an Mg alloy during equal channel angular extrusion processing Materials Science and Engineering: A 2011, vol 528, no 25-26, pp 7616-7627 [83] KIM, W.J., S I HONG, Y.S KIM, S.H MIN, H.T JEONG and J.D LEE Texture development and its effect on mechanical properties of an AZ61 Mg alloy fabricated by equal channel angular pressing Acta Materialia 2003, vol 51, no 11, pp 3293-3307 [84] KIM, H.K and W.J KIM Microstructural instability and strength of an AZ31 Mg alloy after severe plastic deformation Materials Science and Engineering: A 2004, vol 385, no 1-2, pp 300-308 [85] KIM, H.-K Activation energies for the grain growth of an AZ31 Mg alloy after equal channel angular pressing Journal of Materials Science 2004, vol 39, no 23, pp 7107-7109 [86] MÁTHIS, K., J GUBICZA and N.H NAM Microstructure and mechanical behavior of AZ91 Mg alloy processed by equal channel angular pressing Journal of Alloys and Compounds 2005, vol 394, no 1-2, pp 194-199 [87] TSUJI, N., Y SAITO, S.-H LEE and Y MINAMINO ARB (Accumulative Roll-Bonding) and other new Techniques to Produce Bulk Ultrafine Grained Materials Advanced Engineering Materials 2003, vol 5, no 5, pp 338-344 [88] KRALLICS, G and J.G LENARD An examination of the accumulative TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại roll-bonding process Journal of Materials Processing Technology 2004, vol 152, no 2, pp 154-161 [89] SAKAI, G., K NAKAMURA, Z HORITA and T.G LANGDON Developing high-pressure torsion for use with bulk samples Materials Science and Engineering: A 2005, vol 406, no 1-2, pp 268-273 [90] SERRE, P., R.B FIGUEIREDO, N GAO and T.G LANGDON Influence of strain rate on the characteristics of a magnesium alloy processed by high- pressure torsion Materials Science and Engineering: A 2011, vol 528, no 10-11, pp 36013608 [91] ZHILYAEV, A.P., G.V NURISLAMOVA, B.-K KIM, M.D BARO, J.A SZPUNAR and T.G LANGDON Experimental parameters influencing grain refinement and microstructural evolution during high-pressure torsion Acta Materialia 2003, vol 51, no 3, pp 753-765 [92] Michal Gzyl, Andrzej Rosochowski, Sonia Boczkal, Lech Olejnik, The role of microstructure and texture in controlling mechanical (Jj&ossMark properties of AZ31B magnesium alloy processed by I-ECAPb 27 [93] Kai Soon Fonga, Ming Jen Tanb, Beng Wah Chuaa, Danno Atsushia Enabling wider use of Magnesium Alloys for lightweight applications by improving the formability by Groove Pressing, 12th Global Conference on Sustainable Manufacturing, Procedia CIRP 26 (2015) 449 – 454 [94] Zong-Shen Wang, Yan-Jin Guan ∗, Guang-Chun Wang, Chong-Kai Zhong Influences of die structure on constrained groove pressing of commercially pure Ni sheets [95] Zongshen Wang, Yanjin Guan,and Chongkai Zhong, Effects of Friction on Constrained Groove Pressing of Pure Al Sheets [96] Kai Soon Fong, Danno Atsushi, Tan Ming Jen, Beng Wah Chua, Effect of Deformation and Temperature Paths in Severe Plastic Deformation Using Groove Pressing on Microstructure, Texture, and Mechanical Properties of AZ31-O TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại Danh sách từ viết tắt SPD: Severe Plastic Deformation ECAP: Equal Channel Angular Pressing HTP: High-pressure torsion ARB: Accumulative Roll-Bonding RCS: Repetitive Corrugation and Straightening ECAR: Equal Channel Angular Rolling ECAP-Comform: Equal Channel Angular Pressing-Conform FEM: Finite Element Method CAE: Computer Aided Engineering CAD: Computer Aided Design ASTM: American Society for Testing and Materials Danh sách hình Hình 1.1: Hệ trượt ma nhê Hợp kim ma nhê…………………………………….8 Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý phương pháp ép kênh gấp khúc………………… 13 Hình 1.3 Cách thức xoay phơi ECAP……………………………………………14 Hình 1.4: Đường cong ứng suất-biến dạng, lớp vật liệu ECAP………….15 Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý phương pháp xoắn áp lực cao bên trong…………….…16 Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý phương pháp rèn đa chiều………………………………17 Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý phương nén ép theo chu kỳ……………………………… 18 Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý phương pháp xoắn- ép…………………………………… 19 Hình 1.9: Phương pháp sản xuất vật liệu siêu mịn dạng tấm……………… ………20 Hình 1.10: Sơ đồ q trình cán dính tích lũy………………………………………… 21 Hình 1.11: Phương pháp dập định hướng rãnh chu kỳ………………………….24 Hình 2.1: Mơ tả q trình ép định hướng rãnh chu kỳ………………………… 28 Hình 2.2: Thơng số định hình phơi sau dập tạo hình………………………………….29 Hình 2.3: Các dạng sai hỏng thường gặp khn dập nguội………………….…….31 Hình 2.4: Kích thước hình học khn dập tạo hình………………………………34 Hình 2.5: Kích thước hình học khn dập phẳng…………………………………35 Hình 2.6: Đường cong ứng suất biến dạng có hóa bền biến dạng………………41 Hình 2.7: Các dạng hóa bền vật liệu……………………………………………… 42 Hình 3.1: Đường cong ứng suất-biến dạng hợp kim ma nhê……………………45 Hình 3.2: Sơ đồ bước thực tốn phương pháp mơ số… 46 Hình 3.3: Lắp ghép khn ép phơi……………………………………………………47 TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại Hình 3.4: Mơ hình phần tử hữu hạn khn phơi………………………………48 Hình 3.5: Đặt điều kiện tương tác khn dập tạo sóng với phơi………………49 Hình 3.6: Đặt điều kiện tương tác khn phẳng với phơi………………………50 Hình 3.7: Hệ trục tọa độ quy định mơ số tốn CGP……………….50 Hình 3.8: Phơi khuôn trước sau ép phương pháp CGP…………… 51 Hình 3.9: Phơi sau dập khn tạo hình lần thứ 6………………………… 51 Hình 3.10: Phơi sau phẳng lần thứ ………………………………………… 51 Hình 3.11: Phân bố ứng suất theo điều kiện dẻo Von –Mises……………………… 52 Hình 3.12: Phân bố biến dạng tương đương phơi lần ép thứ 6…………….52 Hình 3.13: Phân bố thành phần ứng suất phơi…………………………53 Hình 3.14: Phân tích trạng thái ứng suất-biến dạng mẫu sau biến dạng…… 53 Hình 3.15: Các thành phần ứng suất S11, S22, S33 phơi………………… …55 Hình 3.16: Mức độ biến dạng tương đương lần ép đầu tiên…………………… 56 Hình 3.17: Vùng biến dạng phơi mơ hình hình học sau mơ số…… ,57 Hình 3.18: Ứng suất biến dạng tương đương sau chu kỳ ………………… 57 Hình 3.19: Sự phân bố biến dạng tương đương mẫu bị biến dạng lên tới 10 bước………………………………………………………………………………………….58 Hình 3.20: Biến dạng tương đương sau lần duỗi thẳng thứ nhất……………….… 58 Hình 3.21: Biến dạng tương đương sau lần duỗi thẳng thứ 2…………………… 59 Hình 3.22: Biến dạng tương đương vị trí khác phơi………… .59 Hình 3.23: Biến dạng tương đương với ma sát khác lần ép……… 61 Hình 3.24: Đường cong phân bố biến dạng với hệ số ma sát khác đường tâm…………………………………………………………………………… ……………61 Hình 3.25: Đường cong phân bố biến dạng với hệ số ma sát khác đường mặt …………………………………………………………………………………62 Hình 3.26: Phần tử vật liệu chịu ứng suất lớn nhất……………………………… 63 Hình 3.27: Sự thay đổi đường cong ứng suất biến dạng xét phần tử nằm vùng nghiêng nhiệt độ khác bước dập thứ 1…………………… ……64 Hình 3.28: Sự thay đổi mức độ biến dạng theo chiều dày phơi……………………65 Hình 3.29: Sự thay đổi đường cong ứng suất biến dạng theo chiều dày phôi ép.66 Hình 4.1: Phơi ban đầu………………………………………………………….……….68 Hình 4.2: Tổ chức ban đầu phơi với độ phóng đại X500……………………… 69 Hình 4.3: Cấp hạt ban đầu phôi AZ31…………………………………………… 69 TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại Hình 4.4: Khn dập tạo hình sau thiết kế………………………………………… ….70 Hình 4.5: Khn dập phẳng sau thiết kế……………………………………………… 70 Hình 4.5: Máy ép thủy lực 100 tấn………………………………………………………71 Hình 4.6: Máy kéo nén INSTRON……………………………………………………….72 Hình 4.7: Máy soi tổ chức tế vi Axiovert 25 CA/6v 25w…………………………… 72 Hình 4.8: Lị nung với hệ thống điều khiển SE-40 Li……………………………….73 Hình 4.9: Máy đo độ cứng đầu đo độ cứng MITUTOYOU ATK-600………… 74 Hình 4.10: Chế độ nhiệt q trình nung phơi dập 74 Hình 4.11: Hình dạng phơi sau ép khn tạo hình……………………76 Hình 4.12: Phơi sau phẳng khuôn phẳng………………………… …… 76 Hình 4.13: Kích thước mẫu kéo(mm) 77 Hình 4.14: Tổ chức tế vi mẫu sau lần ép với độ phóng đại X500…………………78 Hình 4.15: Cấp hạt mẫu sau lần ép …………………………………………… 79 Hình 4.16: Tổ chức tế vi mẫu sau lần ép với độ phóng đại X500…………………79 Hình 4.17: Cấp hạt mẫu sau lần ép…………………………………… ……….80 Hình 4.18: Tổ chức tế vi mẫu sau lần ép với độ phóng đại X500…………………80 Hình 4.19: Cấp hạt mẫu sau lần ép……………………………………… …… 81 Hình 4.20: Tổ chức tế vi mẫu sau lần ép với độ phóng đại X500………………….82 Hình 4.21: Cấp hạt mẫu sau lần ép………………………………………………82 Hình 4.22 : Vị trí đo độ cứng mẫu sau lần ép………………………………… 83 Hình 4.23: Đồ thị biểu diễn thay đổi độ cứng HV trung bình sau lần dập 84 Hình 4.24: Đồ thị biểu diễn mối tương quan ứng suất biến dạng .85 Danh sách bảng Bảng 2.4: Thành phần hóa học thép SKD61……………………………………….33 Bảng 2.2: So sánh mức độ biến dạng theo góc nghiêng rãnh khn…… 36 Bảng 2.3 : Một số hệ số ma sát tạo hình dùng ma sát trượt………………40 TĂNG VĂN QUÂN Đồ án tốt nghiệp Cơ học vật liệu cán kim loại Bảng 3.1 Các thông số nhiệt thông số khác phôi AZ31……………………….47 Bảng 3.2: Hệ số ma sát tương ứng với chất bôi trơn khác nhau…………………….,60 Bảng 3.3: Mức độ biến dạng trung bình đối đường hệ số ma sát khác nhau…………………………………………………………………………………………62 Bảng 4.1: Thành phần hóa học hợp kim Mg AZ31……………………………… 68 Bảng 4.2: Kí hiệu mẫu điều kiện thí nghiệm……………………………………… 75 Bảng 4.3: Kết đo độ cứng mẫu sau thí nghiệm…………………………… 83 TĂNG VĂN QUÂN ... rãi hợp kim Mg có cấu trúc hạt siêu mịn đời sống, em chọn đề tài nghiên cứu” Nghiên cứu ảnh hưởng thông số cơng nghệ q trình dập rãnh chu kỳ nhằm tạo vật liệu có cấu trúc siêu mịn phương pháp mô. .. mô số kết hợp với thực nghiệm? ?? Đồ án em trình bày nghiên cứu chế biến dạng dẻo nhằm tối ưu thơng số cơng nghệ tốn dập song tạo vật liệu siêu mịn với vật liệu hợp kim ma nhê dạng Đồng thời qua kết. .. trục cán Qua tìm hiểu phương pháp trên, tác giả nhận thấy hai phương pháp có triển vọng thực phương pháp cán dính tích lũy phương pháp dập rãnh chu kỳ Nhằm chọn phương pháp tối ưu phù hợp với nhiệm