Nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu compozit nền al ti cốt hạt al2o3 in situ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Đỗ Thanh Bình NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOZIT NỀN Al-Ti CỐT HẠT Al2O3 IN-SITU LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VẬT LIỆU Hà Nội – 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Đỗ Thanh Bình NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOZIT NỀN Al-Ti CỐT HẠT Al2O3 IN-SITU Ngành: Kỹ thuật vật liệu Mã số: 9520309 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Trần Đức Huy TS Trần Viết Thường Hà Nội - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận án cơng trình nghiên cứu thực cá nhân, hướng dẫn khoa học PGS.TS Trần Đức Huy TS Trần Viết Thường Các số liệu, kết nghiên cứu trình bày luận án trung thực chưa tác giả khác cơng bố hình thức Tơi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Hà Nội, ngày tháng 04 năm 2022 Giáo viên hướng dẫn Giáo viên hướng dẫn Nghiên cứu sinh PGS.TS Trần Đức Huy TS Trần Viết Thường Đỗ Thanh Bình i LỜI CẢM ƠN Tôi muốn gửi lời cảm ơn đặc biệt sâu sắc chân thành tới thầy hướng dẫn PGS TS Trần Đức Huy TS Trần Viết Thường tận tình trực tiếp hướng dẫn, bảo, đưa lời khuyên bổ ích, định hướng khoa học q báu để tơi triển khai hồn thành cơng việc nghiên cứu Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Khoa học Kỹ thuật vật liệu tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập trường Tơi xin chân thành cảm ơn tới thầy môn Vật liệu Công nghệ đúc, nơi làm nghiên cứu sinh nhiệt tình giúp đỡ động viên tơi suốt q trình nghiên cứu Tơi xin gửi lời cảm ơn tới Ban Giám hiệu thầy Trường Cao đẳng Cơ khí Luyện kim động viên tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian học tập Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồng thời muốn bày tỏ lịng biết ơn thầy cơ, nhà khoa học, đồng nghiệp bạn bè thân hữu động viên giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu Cuối tơi xin nói lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, chỗ dựa tinh thần sẻ chia, giúp tơi vượt qua trở ngại khó khăn để hoàn thành luận án Hà Nội, ngày tháng 04 năm 2022 Nghiên cứu sinh Đỗ Thanh Bình ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN .II DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT V DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ VI DANH MỤC CÁC BẢNG IX LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ COMPOZIT NỀN KIM LOẠI 1.1 COMPOZIT NỀN KIM LOẠI 1.1.1 Khái quát compozit 1.1.2 Khái niệm compozit kim loại 1.1.3 Tính chất MMCs 1.1.4 Chế tạo MMCs 10 1.2 HỢP KIM NHÔM TITAN 15 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ COMPOZIT NỀN Al-Ti 18 1.3.1 Nghiên cứu nước 18 1.3.2 Nghiên cứu nước 21 1.4 ỨNG DỤNG CỦA COMPOZIT NỀN Al-Ti 22 CHƯƠNG 2: 24 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHẾ TẠO COMPOZIT NỀN AL-TI 24 2.1 NHIỆT ĐỘNG HỌC 24 2.2 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO 26 2.2.1 Nghiền trộn học 26 2.2.2 Tạo hình vật liệu compozit 32 2.2.3 Nguyên lý trình thiêu kết 35 CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40 3.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 40 3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40 3.2.1 Quy trình cơng nghệ 40 3.2.2 Nguyên vật liệu 41 3.2.3 Kỹ thuật chế tạo 43 3.2.4 Thiết bị nghiên cứu 44 3.2.5 Phương pháp đặc trưng 46 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 51 4.1 ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN NGHIỀN 51 4.1.1 Compozit Al-Ti/Al2O3 nghiền 54 4.1.2 Compozit Al-Ti/Al2O3 nghiền 55 4.1.3 Compozit Al-Ti/Al2O3 nghiền 58 4.2 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ THIÊU KẾT 61 4.2.1 Compozit Al-Ti/Al2O3 thiêu kết 650 oC 61 4.2.2 Compozit Al-Ti/Al2O3 thiêu kết 850 oC 64 4.2.3 Chế tạo compozit AlTi cốt hạt Al2O3 in-situ 68 4.2.4 Chế tạo compozit AlTi3 cốt hạt Al2O3 in-situ 70 4.3 CƠ TÍNH CỦA COMPOZIT 77 4.3.1 Độ xốp 77 4.3.2 Độ cứng 82 iii 4.3.3 Độ dai phá hủy 85 4.4 CẢI THIỆN CƠ TÍNH CỦA COMPOZIT NỀN AlTi3 CỐT HẠT Al2O3 90 4.4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ thiêu kết 91 4.4.2 Ảnh hưởng thời gian titan bổ sung 91 4.4.3 Ảnh hưởng lượng titan bổ sung 91 4.4.4 Cơ tính vật liệu bổ sung titan 92 4.5 ĐỘ CỨNG CỦA COMPOZIT AlTi3/Al2O3 Ở NHIỆT ĐỘ CAO 93 KẾT LUẬN 98 KIẾN NGHỊ 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 107 PHỤ LỤC I iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Compozit DRA DRTi DTA E EDS HV HVĐTQ HVQH lptm lgxc MA MM MMCs NMMCs PL SEM SHS SPS XRD D U O Vật liệu tổ hợp Compozit cốt sợi nhôm không liên tục (Discontinuously Reinforced Al) Compozit cốt sợi titan không liên tục (Discontinuously Reinforced Ti) Nhiệt vi sai (Differential Thermal Analysis) Mô đun đàn hồi, Pa Phổ phân tán lượng tia X (Energy Dispersive Spectrometry) Độ cứng Vickers (Vickers Hardness) Hiển vi điện tử quét Hiển vi quang học Lập phương tâm mặt Lục giác xếp chặt Hợp kim hóa học (Mechanical Alloying) Nghiền học (Mechanical Milling) Compozit kim loại (Metal Matrix Composite) Nano compozit kim loại (Nano Metal Matrix Composite) Phụ lục Hiển vi điện tử quét/HVĐTQ (Scanning Electron Microscopy) Self-propagating high-temperature synthesis (phương pháp phản ứng tự lan truyền) Thiêu kết xung plasma (Spark Plasma Sintering) Nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction) Hệ số giãn nở nhiệt Khối lượng riêng, g/cm3 Hệ số dẫn nhiệt, W/m.K v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Tính chất vật lý học vật liệu compozit so với hợp kim thường sử dụng nhơm thép Hình 1.2 Các loại vật liệu composite kim loại hay sử dụng Hình 1.3 Độ cứng riêng so với độ bền riêng vật liệu kết cấu Hình 1.4 Mặt cắt thể gia cường chọn lọc ống lót xilanh nhơm đúc MMC Hình 1.5 Quan hệ khả chống lại biến dạng học nhiệt biến dạng số vật liệu Hình 1.6 Sơ đồ cơng nghệ chế tạo vật liệu MMCs Hình 1.7 Quy trình cơng nghệ luyện kim bột Hình 1.8 Sơ đồ cơng nghệ phương pháp đúc khuấy Hình 1.9 Sơ đồ cơng nghệ phương pháp đúc thẩm thấu Hình 1.10 Giản đồ cân pha hệ Ti-Al Hình 1.11 Cấu trúc tinh thể: (a) TiAl3, (b) Ti3Al, (c) TiAl Hình 2.1 Giản đồ phụ thuộc lượng tự vào nhiệt độ Hình 2.2 Sự va chạm bi nghiền - hỗn hợp bột - bi nghiền trình nghiền trộn học Hình 2.3 Mối quan hệ độ bền liên kết sức căng biến dạng Hình 2.4 Các giai đoạn trình nghiền trộn học vật liệu dẻo - dẻo Hình 2.5 Các giai đoạn trình nghiền trộn học vật liệu dẻo – giịn Hình 2.6 Sơ đồ khn ép Hình 2.7 Các giai đoạn ép vật liệu bột Hình 2.8 Đường cong biến đổi mật độ vật liệu bột compozit hạt trình ép tạo hình Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý bề mặt tiếp xúc hỗn hợp vật liệu bột trước (a) sau thiêu kết (b) Hình 2.10 Các tượng xảy tác động động lực thiêu kết Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ chế tạo compozit Al-Ti cốt hạt Al2O3 in-situ Hình 3.2 Ảnh HVĐTQ bột nhơm Hình 3.3 Ảnh HVĐTQ bột titan điơxit Hình 3.4 Khn ép mẫu mẫu sau ép Hình 3.5 Giản đồ thiêu kết mẫu compozit Al-Ti cốt hạt Al2O3 in-situ Hình 3.6 Máy nghiền hành tinh NQM – Hình 3.7 Tang bi nghiền Hình 3.8 Máy ép thủy lực Hình 3.9 Lị nung Lenton Hình 3.10 Nhiễu xạ kế tia X Rigaku, Smart Lab Hình 3.11 Thiết bị phân tích tổ chức hiển vi quang học Hình 3.12 HVĐTQ, JSM7001FD Hình 3.13 Thiết bị đo độ cứng HV (Vickers HMV-1 tester) Hình 3.14 Cân phân tích vi 10 11 13 14 16 17 25 27 28 29 29 32 33 33 35 36 41 42 42 43 44 45 45 45 45 46 47 47 48 49 Hình 4.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X hỗn hợp bột sau nghiền hệ vật liệu AlTi3/Al2O3 Hình 4.2 Ảnh HVĐTQ hỗn hợp với thời gian nghiền khác hệ vật liệu AlTi3/Al2O3 Hình 4.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X compozit nghiền, thiêu kết 750 oC Hình 4.4 Giản đồ nhiễu xạ tia X compozit nghiền, thiêu kết 750 oC Hình 4.5 Ảnh HVĐTQ hệ vật liệu Al3Ti/Al2O3 nghiền, thiêu kết 750 oC Hình 4.6 Bản đồ phổ phân tán lượng tia X hệ vật liệu Al3Ti/Al2O3 nghiền, thiêu kết 750 oC Hình 4.7 Giản đồ nhiễu xạ tia X compozit nghiền, thiêu kết 750 oC Hình 4.8 Ảnh HVĐTQ hệ vật liệu Al3Ti/Al2O3 nghiền, thiêu kết 750 oC Hình 4.9 Bản đồ phổ phân tán lượng tia X hệ vật liệu Al3Ti/Al2O3 nghiền, thiêu kết 750 oC Hình 4.10 Giản đồ nhiễu xạ tia X compozit nghiền, thiêu kết 650 oC Hình 4.11 Ảnh HVĐTQ hệ vật liệu Al3Ti/Al2O3 nghiền, thiêu kết 650 oC Hình 4.12 Bản đồ phổ phân tán lượng tia X hệ vật liệu Al3Ti/Al2O3 nghiền, thiêu kết 650 oC Hình 4.13 Giản đồ nhiễu xạ tia X compozit nghiền, thiêu kết 850 oC Hình 4.14 Ảnh HVĐTQ hệ vật liệu Al3Ti/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC Hình 4.15 Bản đồ phổ phân tán lượng tia X hệ vật liệu Al3Ti/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC Hình 4.16 Ảnh HVĐTQ hệ vật liệu AlTi3/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC Hình 4.17 Bản đồ phổ phân tán lượng tia X hệ vật liệu AlTi3/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC Hình 4.18 Ảnh HVĐTQ hệ vật liệu Al3Ti/Al2O3 Hình 4.19 Giản đồ nhiễu xạ tia X hệ vật liệu AlTi/Al2O3 nghiền Hình 4.20 Ảnh HVĐTQ hệ vật liệu AlTi/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC Hình 4.21 Phổ phân tán lượng tia X hệ vật liệu AlTi/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC Hình 4.22 Giản đồ nhiễu xạ tia X hệ vật liệu AlTi3/Al2O3 nghiền Hình 4.23 Ảnh HVĐTQ mẫu AlTi3/Al2O3 nghiền thiêu kết 650 oC Hình 4.24 Bản đồ phổ phân tán lượng tia X hệ vật liệu AlTi3/Al2O3 nghiền thiêu kết 650 oC Hình 4.25 Ảnh HVĐTQ hệ vật liệu AlTi3/Al2O3 nghiền thiêu kết 750oC Hình 4.26 Bản đồ phổ phân tán lượng tia X hệ vật liệu AlTi3/Al2O3 nghiền thiêu kết 750 oC Hình 4.27 Ảnh HVĐTQ hệ vật liệu AlTi3/Al2O3 nghiền thiêu kết 850oC Hình 4.28 Giản đồ nhiễu xạ tia X hệ vật liệu AlTi3/Al2O3 nghiền Hình 4.29 Bản đồ phổ phân tán lượng tia X mẫu AlTi3/Al2O3 nghiền thiêu kết 750 oC vii 52 53 54 56 56 57 59 59 60 62 63 63 64 65 65 66 67 67 68 69 70 71 72 72 73 74 74 75 75 Hình 4.30 Bản đồ phổ phân tán lượng tia X hệ vật liệu AlTi3/Al2O3 nghiền thiêu kết 850 oC Hình 4.31 Ảnh HVĐTQ hệ vật liệu AlTi3/Al2O3 nghiền Hình 4.32 Ảnh HVĐTQ hệ vật liệu AlTi3/Al2O3 Hình 4.33 Mối quan hệ độ xốp thời gian nghiền compozit AlTi/Al2O3 Hình 4.34 Ảnh HVĐTQ rỗ khí hệ vật liệu Al3Ti/Al2O3 nghiền, thiêu kết 750 oC Hình 4.35 Mối quan hệ độ xốp nhiệt độ thiêu kết compozit AlTi/Al2O3 Hình 4.36 Ảnh HVĐTQ vết lõm mũi đâm tạo đo độ cứng compozit Al-Ti/Al2O3 Hình 4.37 Mối quan hệ độ cứng thời gian nghiền compozit AlTi/Al2O3 Hình 4.38 Mối quan hệ độ cứng nhiệt độ thiêu kết compozit AlTi/Al2O3 Hình 4.39 Ảnh HVĐTQ vết nứt mũi đâm tạo đo độ dai phá hủy compozit Al-Ti/Al2O3 Hình 4.40 Ảnh hưởng thời gian nghiền đến độ dai phá hủy compozit Al-Ti/Al2O3 Hình 4.41 Ảnh HVĐTQ vết nứt mũi đâm tạo đo độ dai phá hủy hệ vật liệu Al3Ti/Al2O3 nghiền, thiêu kết 750 oC Hình 4.42 Ảnh HVĐTQ lan truyền vết nứt hệ vật liệu Al3Ti/Al2O3 nghiền, thiêu kết 750 oC Hình 4.43 Ảnh hưởng nhiệt độ thiêu kết đến độ dai phá hủy compozit Al-Ti/Al2O3 Hình 4.44 Giản đồ độ cứng vật liệu có bổ sung titan Hình 4.45 Ảnh HVĐTQ hệ vật liệu AlTi3/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC Hình 4.46 Ảnh mũi đâm đo độ cứng Vicker nhiệt độ cao hệ vật liệu AlTi3/Al2O3 Hình 4.47 Giản đồ mối quan hệ độ cứng nhiệt độ đo hệ vật liệu AlTi3/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC Hình 4.48 Giản đồ mối quan hệ độ cứng nhiệt độ đo viii 76 76 77 78 79 80 82 83 84 85 86 87 88 89 92 93 94 94 95 [86] Suraj Rawal (2001), Metal-Matrix Composites for Space Applications, JOM, 53 (4), pp 14-17 [87] D.R Tenny, G.F Sykes, and D.E Bowles, “Composite Materials for Space Structures,” Proc Third European Symp Spacecraft Materials in Space Environment, ESA SP-232 (Noordwijk, Netherlands: European Space Agency, October 1985), pp 9–21 [88] Jerry G Baetz, “Metal Matrix Composites: Their Time Has Come,” Aerospace America (November 1998), pp 14–16 [89] D.L Zhang (2004), Processing of advanced materials using high-energy mechanical milling, Progress in Materials Science 49, pp 537-560 [90] C Suryanarayana (2001), Mechanical alloying and milling, Progress in Materials Science 46, 1-184 [91] J S Benjamin (1970), Metallurgical Transaction Volume 1, Issue 10, pp 2943–2951 [92] A S Edelstein (1998), Nanomaterials: Synthesis, Properties and Applications, USA [93] Fais A and Maizza G (2008), Densification of AISI M2 high speed steel by means of capacitor discharge sintering (CDS), Journal of Materials Processing Technology, Vol 202, Issues 1-3, pp 70-75 [94] Carl C Koch (2002), Nanostructure material, Noys Publication, New York, USA [95] Benjamin J and John S (1992), Advances in powder metallurgy, Proceedings of the Novel Powder Metallurgy, San Francisco, CA, USA, Metal Powder Industries Federation, Princeton, NJ 7, pp 155-168 [96] George D Quinn, Jonathan Salem, Isa Bar-on, Kyu Cho, Michael Foley, Ho Fang (1992), Fracture Toughness of Advanced Ceramics at Room Temperature, J Res Natl Inst Stand Technol 97, 579 [97] Karl Ulrich Kainer (2006), Basics of Metal Matrix Composites, Metal Matrix Composites: Custom‐made Materials for Automotive and Aerospace Engineering, pp 1-54 [98] Tiêu chuẩn quốc gia (2009), TCVN 8189 : 2009, Bộ KHCN [99] Huynh Xuan Khoa, Sunwoo Bae, Sangwon Bae, Byeong-woo Kim, and Ji Soon Kim (2014), Planetary Ball Mill Process in Aspect of Milling Energy, J Kor Powd Met Inst., Vol 21, No [100] N Burgio, A Iasonna, M Magini, S Martelli and F Padella (1991), Mechanical Alloying of the Fe-Zr System Correlation between Input Energy and End Products, Nuovo Cimento, 13 [101] Pietro Galizia, Giovanni Maizza, Carmen Galassi (2016), Heating rate dependence of anatase to rutile transformation, Processing and Application of Ceramics 10, pp 235–241 [102] Daria V Lazurenko, Vyacheslav I Mali, Ivan A Bataev, Alexander Thoemmes, Anatoly A Bataev, Albert i Popelukh, Alexander G Anisimov, and Natalia S Belousova (2015), “Metal-Intermetallic Laminate Ti-Al3Ti Composites Produced by Spark Plasma Sintering of Titanium and Aluminum Foils Enclosed in 105 Titanium Shells” Metallurgical and Materials Transactions A, Volume 46, Issue 9, pp.4326-4334 [103] Đỗ Minh Nghiệp, Trần Quốc Thắng (2012), Độ dẻo & độ bền kim loại, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 106 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Tran Duc Huy, Hiroshi Fujiwara, Reo Yoshida, Do Thanh Binh and Hiroyuki Miyamoto (2014) Microstructure and Mechanical Properties of TiAl3/Al2O3 in situ Composite by Combustion Process Journal of Materials Transactions, Vol 55, No 7, pp 1091-1093 Do Thanh Binh, Tran Duc Huy, Tran Viet Thuong, Hiroyuki Miyamoto (2016) Microstructure and mechanical properties of insitu Al2O3 reinforced Ti-Al composite Journal of science & technology technical universities, ISSN 2354-1083, No 112, pp 76-79 Do Thanh Binh, Tran Thi Thuy, Tran Duc Huy, Tran Viet Thuong (2016) Effect of milling time and sintering process on fabrication of Ti3Al composite with Al2O3 reinforcement in situ Hội thảo khoa học cấp quốc gia Luyện kim công nghệ tiên tiến, ISBN: 978-604-95-0019-0, pp 107 – 112 Do Thanh Binh, Tran Duc Huy (2015) Relationship between mechanical properties and microtructure of AlTi3 and Al3Ti base composite The 5th International workshop on nanotechnology and application, 11 -14 November 2015 - Vung Tau, Vietnam Do Thanh Binh, Tran Duc Huy, Tran Viet Thuong, Hiroshi Fijiwara, Hiroyuki Miyamoto (2014) Relationship between mechanical properties and microstructure of Ti-Al based composite AUN/SEED-NET Regional Conference on Materials Engineering 2014 Do Thanh Binh, Tran Duc Huy, Tran Viet Thuong (2017), Ảnh hưởng hàm lượng thời gian titan bổ sung trình chế tạo vật liệu composite Ti3Al cốt hạt Al2O3 in-situ, Hội nghị vật liệu công nghệ nano tiên tiến - WANN2017, ISBN: 978-604-95-0298-9, pp 43-49 Do Thanh Binh, Tran Viet Thuong, Le Minh Hai, Tran Duc Huy, Hiroyuki Miyamoto (2018), Microstructure and Mechanical Properties of TiAl/Al2O3 In situ Composite by Combustion Process, ICPMAT 2018, pp 155 Binh Do Thanh, Huy Tran Duc, Thuong Tran Viet, Binh Duong Ngoc, Hiroyuki Miyamoto (2021), Fabrication, Microstructure, and Microhardness at high temperature of in situ synthesized Ti3Al/Al2O3 composites, Metals 11, No 4, 617 107 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Tính tốn nhiệt động học phản ứng Phụ lục 1.1 Thông số nhiệt động Bảng 1.1.PL: Bảng thông số nhiệt động 'H0298 'S0298 'Cp 'G0298 KJ.mol-1 J.mol-1.K-1 J.mol-1.K-1 KJ.mol-1 Ti 30,7 24,94 Al 28,33 21,39 TiO2 -944,7 50,33 55,02 -889,5 Al2O3 -1675,7 50,92 79,04 -1582,3 TiAl -75,4 52,3 46,52 -76,868 Ti Al3 -146,4 94,6 90,5 -188,01 Ti3Al -98,3 114,22 124,57 -139,499 Hợp chất Phụ lục 1.2 Phương trình tính tốn theo phản ứng 13Al + 3TiO2 = 3Al3Ti + 2Al2O3 Phương trình: ο‫்ܩ‬଴ ൌ െͻͷʹͶ͸ʹ ൅ Ͷʹǡͺͻܶ ൅ ͳ͵ǡͷͷ݈ܶ݊ܶ 2.1 7Al + 3TiO2 = 3AlTi + 2Al2O3 ଴ Phương trình: ο‫ ்ܩ‬ൌ െ͹͵ͺ͵ͺͻ െ ʹͶǡ͵ܶ ൅ ͳ͹ǡͳͷ݈ܶ݊ܶ 2.2 = AlTi3 + 2Al2O3 5Al + 3TiO2 ଴ Phương trình: ο‫ ்ܩ‬ൌ െ͸ͳ͹͹͹Ͳ ൅ ͳͶ͹ǡͺͶܶ െ ͳͲǡ͸Ͷ݈ܶ݊ܶ 2.3 = 3Ti + 2Al2O3 4Al + 3TiO2 Phương trình: ο‫்ܩ‬଴ ൌ െͷͳʹͲͳͻ െ Ͷͺǡ͵ܶ ൅ ͳ͹ǡ͹ʹ݈ܶ݊ܶ 2.4 3Al + Ti = Al3Ti ଴ Phương trình: ο‫ ்ܩ‬ൌ െͳͶ͸ͺͳͶ ൅ ͵ͲǡͶܶ െ ͳǡ͵ͻ݈ܶ݊ܶ 2.5 Al3Ti + 2Ti = 3AlTi ଴ Phương trình: ο‫ ்ܩ‬ൌ െ͹ͻͷͷͷǡ͸ െ ͸ǡ͵ͻܶ ൅ Ͳǡͺʹ݈ܶ݊ܶ 2.6 AlTi + 2Ti = AlTi3 Phương trình: ο‫்ܩ‬଴ ൌ െ͵ͳʹͻͶǡ͹ ൅ ͳͺͺǡͳͶܶ െ ʹͺǡͳ͹݈ܶ݊ܶ 2.7 i Phụ lục 2: Tỉ lệ – cốt Phụ lục 2.1 Tỉ lệ cốt mẫu Al3Ti/Al2O3 nghiền, thiêu kết 750 oC Hình 2.1.PL Ảnh HVĐTQ mẫu Al3Ti/Al2O3 nghiền, thiêu kết 750 oC Bảng 2.1.PL Tỉ lệ cốt mẫu Al3Ti/Al2O3 nghiền, thiêu kết 750 oC Ô số Cốt, % Nền, % Ô số Cốt, % Nền, % Ô số Cốt, % Nền, % 55 45 11 25 75 21 10 90 65 35 12 15 85 22 12 88 45 55 13 16 84 23 20 80 20 80 14 35 65 24 85 15 35 65 15 25 75 25 50 50 25 75 16 30 70 26 15 85 35 65 17 25 75 27 20 80 30 70 18 28 72 28 35 65 40 60 19 85 15 29 25 75 10 20 80 20 65 35 30 65 35 35,20 64,80 % Trung bình ii Phụ lục 2.2 Tỉ lệ cốt mẫu Al3Ti/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC Hình 2.2.PL Ảnh HVĐTQ mẫu Al3Ti/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC Bảng 2.2.PL Tỉ lệ cốt mẫu Al3Ti/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC Ô số Cốt, % Nền, % Ô số Cốt, % Nền, % Ô số Cốt, % Nền, % 28 72 11 26 74 21 80 20 40 60 12 26 74 22 50 50 20 80 13 12 88 23 15 85 10 90 14 15 85 24 85 15 5 95 15 20 80 25 20 80 12 88 16 75 25 26 65 35 70 30 17 85 15 27 80 20 35 65 18 90 10 28 40 60 25 75 19 95 29 12 88 10 25 75 20 12 88 30 75 25 38,60 61,40 % Trung bình iii Phụ lục 2.3 Tỉ lệ cốt mẫu AlTi/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC Hình 2.3.PL Ảnh HVĐTQ mẫu AlTi/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC Bảng 2.3.PL Tỉ lệ cốt mẫu AlTi/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC Ô số Cốt, % Nền, % Ô số Cốt, % Nền, % Ô số Cốt, % Nền, % 45 55 11 45 55 21 45 55 15 85 12 25 75 22 30 70 60 40 13 15 85 23 20 80 50 50 14 55 45 24 35 65 35 65 15 30 70 25 20 80 45 55 16 60 40 26 25 75 50 50 17 85 15 27 65 35 45 55 18 50 50 28 32 68 55 45 19 30 70 29 45 55 10 45 55 20 45 55 30 40 60 41,40 58,60 % Trung bình iv Phụ lục 2.4 Tỉ lệ cốt mẫu AlTi3/Al2O3 Phụ lục 2.4.1 Tỉ lệ cốt mẫu AlTi3/Al2O3 nghiền, thiêu kết 650 oC Hình 2.4.PL Ảnh HVĐTQ mẫu AlTi3/Al2O3 nghiền, thiêu kết 650 oC Bảng 2.4.PL Tỉ lệ cốt mẫu AlTi3/Al2O3 nghiền, thiêu kết 650 oC Ô số Cốt, % Nền, % Ô số Cốt, % Nền, % Ô số Cốt, % Nền, % 50 50 11 27 73 21 30 70 70 30 12 55 45 22 30 70 70 30 13 25 75 23 36 64 45 55 14 85 15 24 60 40 30 70 15 35 65 25 85 15 55 45 16 52 48 26 15 85 75 25 17 60 40 27 92 45 55 18 60 40 28 20 80 65 35 19 50 50 29 20 80 10 52 48 20 62 38 30 18 82 46,33 53,67 % Trung bình v Phụ lục 2.4.2 Tỉ lệ cốt mẫu AlTi3/Al2O3 nghiền, thiêu kết 750 oC Hình 2.5.PL Ảnh HVĐTQ mẫu AlTi3/Al2O3 nghiền, thiêu kết 750 oC Bảng 2.5.PL Tỉ lệ cốt mẫu AlTi3/Al2O3 nghiền, thiêu kết 750 oC Ô số Cốt, % Nền, % Ô số Cốt, % Nền, % Ô số Cốt, % Nền, % 50 50 11 60 40 21 30 70 85 15 12 85 15 22 75 25 92 13 55 45 23 40 60 55 45 14 45 55 24 65 35 70 30 15 40 60 25 45 55 65 35 16 85 15 26 15 85 25 75 17 50 50 27 35 65 20 80 18 65 35 28 40 60 55 45 19 80 20 29 65 35 10 45 55 20 45 55 30 85 15 55,57 44,43 % Trung bình vi Phụ lục 2.4.2 Tỉ lệ cốt mẫu AlTi3/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC 001 002 003 004 005 Hình 2.6.PL Ảnh HVĐTQ mẫu AlTi3/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC Hình 2.7.PL Ảnh HVĐTQ mẫu AlTi3/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC vị trí 001 vii Hình 2.8.PL Ảnh HVĐTQ mẫu AlTi3/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC vị trí 002 Hình 2.9.PL Ảnh HVĐTQ mẫu AlTi3/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC vị trí 003 viii Hình 2.10.PL Ảnh HVĐTQ mẫu AlTi3/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC vị trí 004 Hình 2.11.PL Ảnh HVĐTQ mẫu AlTi3/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC vị trí 005 ix Bảng 2.6 Thống kê tỉ lệ cốt mẫu AlTi3/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850 oC điểm Ơ Vị trí 001 Cốt Nền Ơ Vị trí 002 Cốt Nền Ơ Vị trí 003 Cốt Nền Ơ Vị trí 004 Cốt Nền Ơ Vị trí 005 Cốt Nền 80 20 100 100 100 30 70 90 10 95 95 80 20 95 60 40 50 50 96 100 88 12 30 70 100 100 90 10 65 35 95 5 10 90 60 40 55 45 20 80 55 45 50 50 80 20 100 100 45 55 95 95 89 11 85 15 65 35 100 85 15 30 70 100 25 75 50 50 45 55 70 30 100 10 30 70 10 100 10 10 90 10 80 20 10 100 11 40 60 11 30 70 11 50 50 11 100 11 95 12 80 20 12 25 75 12 90 10 12 100 12 25 75 13 95 13 95 13 90 10 13 100 13 85 15 14 100 14 85 15 14 100 14 95 14 10 90 15 70 30 15 95 15 100 15 70 30 15 65 35 16 70 30 16 15 85 16 25 75 16 100 16 60 40 17 100 17 20 80 17 85 15 17 100 17 75 25 18 80 20 18 65 35 18 90 10 18 20 80 18 10 90 19 60 40 19 80 20 19 85 15 19 100 19 10 90 20 70 30 20 25 75 20 90 10 20 95 20 15 85 21 90 10 21 95 21 20 80 21 100 21 40 60 22 85 15 22 20 80 22 80 20 22 75 25 22 100 23 60 40 23 90 10 23 70 30 23 40 60 23 20 80 24 90 10 24 95 24 75 25 24 60 40 24 95 25 70 30 25 35 65 25 20 80 25 85 15 25 30 70 26 95 26 100 26 30 70 26 100 26 100 27 90 10 27 10 90 27 10 90 27 15 85 27 45 55 28 75 25 28 95 28 100 28 75 25 28 100 29 80 20 29 60 40 29 85 15 29 70 30 29 20 80 30 Trung bình, % 75 25 30 100 30 80 20 30 10 90 30 40 60 71,67 28,33 47,17 52,83 64,70 35,30 76,80 23,20 38,43 61,57 x Bảng 2.7 Tỉ lệ cốt mẫu AlTi3/Al2O3 nghiền, thiêu kết 850oC Vị trí Cốt, % Nền, % 001 71,67 28,33 002 47,17 52,83 003 64,70 35,30 004 76,80 23,20 005 38,43 61,57 Trung bình, % 59,75 40,25 Phụ lục 3: Cải thiện tính compozit AlTi3/Al2O3 Phụ lục 3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ thiêu kết AlTi3 Hình 3.1.PL Giản đồ nhiễu xạ tia X hệ vật liệu bổ sung 9Ti, thời gian bổ sung titan 15 phút xi Hình 3.2.PL Ảnh HVĐTQ mẫu vật liệu bổ sung 9Ti, thời gian bổ sung titan 15 phút, thiêu kết 850 oC Phụ lục 3.2 Ảnh hưởng thời gian titan bổ sung AlTi3 Hình 3.3.PL Giản đồ nhiễu xạ tia X hệ vật liệu bổ sung 6Ti, thiêu kết 750 oC xii