Nghiên ứu ảnh hưởng của mức độ biến dạng tới hiệu ứng hóa già hợp kim nhôm b95 ứng dụng trong quân sự

Kh o sát các mảức độ n d ng sau tôi kbiếạết hợp với hóa già trong cơ nhiệt luyện hợp kim nhôm B95 .... Kh o sát nh ảảhƣởng của mức độbiến dạng kết hợp với hóa già đến tính bền ăn mòn của

H ợp kim nhôm độ ề b n cao h - - ệ Al Zn Mg Cu -

Trong hợp kim Al-Mg và Zn-Al, các cấu trúc chính đều tham gia vào quá trình tạo nên hiệu ứng hóa bền khi hóa già và bổ sung cho nhau Do đó, đây là hệ hợp kim có độ bền cao nhất hiện đang được sử dụng.

Sự thay đổi giới hạn hòa tan của các nguyên tố Zn, Mg, Cu trong Al khi thay đổi nhiệt độ là cơ sở quan trọng để tạo ra hợp kim nhôm có tính chất lý tưởng.

Các hệ hợp kim nhôm chủ yếu được phát triển từ tương tác giữa nhôm (Al) và các nguyên tố hợp kim như đồng (Cu), magiê (Mg), silic (Si), mangan (Mn), kẽm (Zn) và lithium (Li) Đồng (Cu) là nguyên tố hợp kim quan trọng, hòa tan trong nhôm tạo thành dung dịch rắn Al(Cu) và có khả năng hình thành pha liên kim loại  (CuAl2), giúp nâng cao độ bền của hợp kim Hệ Al-Cu được nghiên cứu nhiều do độ hòa tan của Cu trong Al giảm khi nhiệt độ giảm, cho phép hợp kim được hóa bền thông qua công nghệ tôi và hóa già, là nền tảng cho các hợp kim kiểu đuya-ra.

Magiê (Mg) không chỉ tham gia vào quá trình hoá bền mà còn tăng cường khả năng chống ăn mòn cho hợp kim Ngoài ra, Magiê còn tạo ra dung dịch rắn hoà tan có giới hạn trong nhôm Al(Mg) cùng với các pha trung gian như Al2CuMg, Mg2Si, MgZn2, Al2Mg3Zn3 và Al2MgLi.

Kẽm (Zn) hòa tan vào nhôm (Al) ở nhiệt độ cao, tạo thành dung dịch rắn Al(Zn) và có thể được hóa bền qua quá trình nhiệt luyện Hệ Al-Zn là nền tảng để phát triển các hợp kim có độ bền cao như Al-Mg-Zn và Al-Mg-Zn-Cu Trong hệ Al-Mg, các pha Al2Mg3Zn3 và MgZn2 hình thành và hóa bền khi trải qua quá trình hóa già Tuy nhiên, các hợp kim này dễ bị ăn mòn dưới ứng suất Để giảm thiểu hiện tượng ăn mòn, việc phân bố đồng đều các pha trong cả bên trong và trên biên hạt là rất quan trọng.

Học viên: Nguyễn Đình Chiến 3 Khoa học và K thu t vỹ ậ ật liệu 2016A

Các hợp kim B93, B94, B95, B96 và В96ц (theo tiêu chuẩn Nga) là những hợp kim Al-Zn-Mg-Cu có độ bền cao, đã được nghiên cứu và ứng dụng phổ biến trong sản xuất các chi tiết chịu tải cao trong ngành hàng không.

Hợp kim B94, B95, B96 không chỉ chứa dung dịch rắn α (dung dịch rắn của Al) mà còn có các pha liên kim như MgZn2, T(Al2Mg3Zn3) và S(Al2CuMg) Trong khi đó, hợp kim B93 chủ yếu chứa các pha MgZn2 và T(Al2Mg3Zn3).

Các pha (MgZn2), T(Al2Mg3Zn3) và S(Al2CuMg) đều là pha hóa bền, trong đó pha T đóng vai trò chủ yếu, còn pha S là pha hóa bền phụ do hiệu quả hóa bền khi hóa già do Cu gây ra trong hệ hợp kim này rất nhỏ Ngoài ra, trong hệ Al-Zn-Mg-Cu, các nguyên tố hợp kim phụ như Mn, Cr, Zr và Ti thường được sử dụng để cải thiện tính chất của hợp kim.

Các nguyên tố hợp kim như Mn, Cr, và Zr có vai trò quan trọng trong việc tăng cường độ bền và tạo hiệu ứng hóa bền tổ chức cho các sản phẩm gia công Hiệu ứng hóa bền tổ chức, hay còn gọi là hiệu ứng ép, là hiện tượng làm tăng độ bền của các bán thành phẩm biến dạng sau khi đã qua nhiệt luyện, nhờ vào tổ chức chưa kết tinh Tổ chức này không chỉ trực tiếp nâng cao độ bền mà còn gián tiếp cải thiện hiệu quả hóa bền thông qua việc phân tán pha tiết ra đồng đều hơn Các nguyên tố kim loại chuyển tiếp thúc đẩy quá trình tiết pha η, T và S từ dung dịch rắn α, tạo hình dạng răng cưa và kéo dài biên giới của hạt α, từ đó giảm cường độ ăn mòn và cản trở sự phát triển của vết nứt Các hợp kim Al-Mg-Zn-Cu thường được tôi trong khoảng nhiệt độ 460-470°C và làm nguội trong nước, trong trường hợp các chi tiết lớn, nước cần được đun nóng lên 80-100°C.

Học viên Nguyễn Đình Chiến, thuộc Khoa Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu 2016A, đã nghiên cứu các biện pháp để ngăn ngừa hiện tượng nứt và biến dạng Việc làm nguội trong nước nóng không chỉ giúp giảm thiểu tình trạng này mà còn có tác dụng tích cực trong việc giảm độ nhạy cảm với ăn mòn dưới ứng suất.

Khi nung ở nhiệt độ 120140 oC, các pha , S và một phần pha T hòa tan trở lại dung dịch rắn, hình thành dung dịch rắn quá bão hòa Hợp kim sau đó được xử lý bằng phương pháp hóa già nhân tạo, giúp tăng cường độ bền nhờ vào thành phần nguyên tố hợp kim cao và mật độ pha tiết ra nhỏ mịn phân tán Để cải thiện các đặc trưng cơ tính, hợp kim có thể trải qua quá trình hóa già hai cấp: cấp thứ nhất ở 100120 oC trong 310 giờ để tạo ra các pha hóa bền nhỏ mịn phân tán đồng đều, và cấp thứ hai ở 160170 oC trong 1030 giờ để hình thành và kết tụ các pha ổn định S và T.

T ng quan v h p kim nhôm B95 4 ổ ề ợ 1 Tính ch ất vật lý củ a h p kim nhôm B95 5ợ 2 Cơ tính củ a h p kim nhôm B95 6ợ 3 T ổ chức tế vi c a h p kim nhôm B95 7ủợ 4 Chế độ nhi ệt luyệ n h p kim nhôm B95 8ợ 1.3 Công ngh ệ nhi ệ t luy ệ n h ợ p kim nhôm

Hợp kim nhôm B95 (tiêu chuẩn Nga) có độ bền cao, tương đương với mác 7075 (Mỹ), là loại hợp kim phổ biến nhất trong hệ hợp kim Al-Zn-Mg-Cu Hợp kim B95 vượt trội hơn hợp kim đura Д16 (hợp kim Al-Cu-Mg) về độ bền, cho thấy tiềm năng lớn trong các ứng dụng hàng không, chế tạo vũ khí và dụng cụ thể thao.

Thành phần hóa học của hợp kim nhôm B95 thể hiệntrên bảng 1.1 [3].

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của hợp kim nhôm B95 theo tiêu chuẩn Nga ( OCT Γ

4784-97) và theo tiêu chu n hi p h i nhôm M (AA) ẩ ệ ộ ỹ

Thành phần hợp kim nhôm (%)

Zn Mg Cu Fe Si Mn Ni Cr Ti Al

Các nguyên tố Zn và Mg có độ hòa tan cao trong nhôm, với Zn đạt tối đa 82% và Mg là 17,4% Trong khi đó, Cu chỉ hòa tan khoảng 5,7% trong nhôm Ở nhiệt độ thường, độ hòa tan của các nguyên tố này giảm xuống nhưng vẫn giữ giá trị tương đối ổn định Điều này cho thấy hệ hợp kim này có khả năng bền vững ở nhiệt độ cao nhờ vào khả năng tạo ra độ quá bão hòa lớn trong dung dịch rắn của nhôm.

Khi tăng hàm lượng Zn và Mg lên 8-11% và bổ sung thêm 2% Cu, nhóm hợp kim nhôm sẽ có độ bền cao Đồng đóng vai trò quan trọng trong việc hòa tan vào dung dịch và hóa bền.

Hợp kim nhôm B95 chứa 0,2-0,6% Mn, 0,18-0,28% Cr và 0,2% Ti, có tác dụng làm nhuyễn, cải thiện tính chất cơ học và tăng cường khả năng chống ăn mòn dưới ứng suất.

1.2.1 Tính chất vật lý của hợp kim nhôm B95

Theo tiêu chuẩn của Hiệp hội Nhôm Mỹ (AA), các tính chất của hợp kim nhôm được trình bày trong bảng 1.2, trong khi theo tiêu chuẩn (ΓOCT) của Nga, thông tin này có trong bảng 1.3.

B ng 1.2 Tính chả ất vật lý h p kim nhôm biợ ến dạng 7075 theo tiêu chu n hi p hẩ ệ ội nhôm M (AA) ỹ

Hệ số giãn nở nhiệt

%IACS Điện trở suất, Ω.mm 2 /m

Bảng 1.3 Tính chất vật lý h p kim nhôm biợ ến dạng B95 theo tiêu chu n ( OCT) ẩ Γ

Hợp kim Trạng thái cung cấp

Hệ số giãn nở nhiệt, α.10 6 / o C Hệ số dẫn nhiệt cal/(cm.s o C)

1.2.2 Cơ tính của hợp kim nhôm B95

Theo tiêu chuẩn hiệp hội nhôm Mỹ (AA) được đưa ra trong bảng 1.4 và theo tiêu chuẩn (ΓOCT) Nga trong bảng 1.5 [3]

B ng 1.4 ả Cơ tính hợp kim nhôm bi n d ng 7075 theo tiêu chu n hi p h i nhôm M ế ạ ẩ ệ ộ ỹ

Hợp kim và trạng thái nhiệt luyện

MPa MPa Chiều dày mẫu

1,6 mm Đường kính mẫu 12,7 mm MPa MPa GPa

O: ủ và kết tinh lại; T6: nhiệt luyên tôi, hóa già nhân tạo

Bảng 1.5 Cơ tính hợp kim nhôm bi n d ng B95 theo tiêu chu n 1497-84 ( OCT) ế ạ ẩ Γ

Hợp kim Trạng thái nhiệt luyện Đường kính thanh, mm

B95 Tôi và hóa già nhân tạo

Nhược điểm chính của hợp kim nhôm B95 là tính dẻo thấp ( = 8-10%) và khả năng chống ăn mòn kém Hợp kim này dễ bị ăn mòn dưới ứng suất và nứt khi chịu tải trọng đổi dấu, đồng thời nhạy cảm với sự tập trung ứng suất và dị hướng về tính chất Tuy nhiên, B95 vẫn được sử dụng phổ biến trong các chi tiết và kết cấu chịu tải trọng nặng trong máy bay, bao gồm vỏ bọc, sống dọc, khung và dầm dọc, nhờ vào khả năng chịu nén tốt trong điều kiện làm việc khắc nghiệt.

1.2.3 Tổ chức tế vi của hợp kim nhôm B95

Hợp kim nhôm B95 bao gồm các pha liên kim loại trên nền dung dịch rắn α của nhôm, với các pha liên kim loại phổ biến được liệt kê trong bảng 1.6 Trong số đó, pha hóa bền đáng chú ý là (MgZn2), T(Al2Mg3Zn3) và S(Al2CuMg).

Tên pha Công thức θ Al2Cu

S AlCuMg (Al2CuMg,Al6Mg4Cu, Al5Mg2Cu6, Al6Cu4Mg2)

T AlMgZn(Al2Mg3Zn3, Al2Zn2Mg, Al6Mg11Zn11, Al2Zn2Mg) η MgZn2, Mg2Zn11

Al7Cu2Fe, Al23CuFe4

Khi nung nóng, các pha η, S và T hòa tan vào dung dịch rắn α, và nếu làm nguội nhanh, dung dịch rắn α sẽ trở nên quá bão hòa với nguyên tố hợp kim Trong quá trình hóa già nhân tạo, các phần tử phân tán nhỏ mịn từ dung dịch rắn α quá bão hòa sẽ được tiết ra, tạo ra hiệu ứng hóa bền cao Nguyên nhân chính dẫn đến độ bền cao của hợp kim B95 là nhờ vào hàm lượng cao của các nguyên tố Zn, Cu và Mg, những yếu tố này có tác động tích cực đến quá trình này.

Học viên: Nguyễn Đình Chiến 8 Khoa học và K thu t vỹ ậ ật liệu 2016A trình tiết pha khi hóa già Hóa già nhân tạo B95 thường thực hiện ở 120140 o C trong thời gian 1020h

1.2.4 Chế độ nhiệt luyện hợp kim nhôm B95

Chế độ nhiệt luyện truyền thống của hợp kim nhôm B95 bao gồm quá trình tôi ở nhiệt độ 465475 o C và hóa già ở 140 o C trong 16 giờ Sau khi chế tạo, hợp kim nhôm B95 có cơ tính chưa đạt yêu cầu, dẫn đến nhiều nghiên cứu nhằm cải thiện cơ tính thông qua hợp kim hóa vi lượng với các nguyên tố kim loại chuyển tiếp, kim loại đất hiếm, sử dụng các chất biến tính kích thước nano và hóa già phân cấp Đặc biệt, phương pháp kết hợp hóa già với biến dạng vẫn chưa được nghiên cứu nhiều tại Việt Nam, và tài liệu tham khảo cho công nghệ này rất hạn chế.

Các chế độ nhiệt luyện hợp kim nhôm B95 theo tiêu chuẩn hiệp hội nhôm Mỹ (AA) được đưa ra trong bảng 1.7 và theo tiêu chuẩn (ΓOCT) Nga trong bảng 1.8 [3]

B ng 1.7 Ch nhi t luy n h p kim nhôm bi n d ng 7075 theo tiêu chu n hi p ả ế độ ệ ệ ợ ế ạ ẩ ệ h i nhôm M (AA) ộ ỹ

Nhiệt độ, o C Thời gian, h Phương thức làm nguội Ủ Tôi Hóa già

O 415±3 - - 2-3 Làm nguội cùng lò với tốc độ

O: ủ và kết tinh lại; T6: nhiệt luyện tôi, hóa già nhân tạo.

Bảng 1.8 Chế độ nhi t luy n h p kim nhôm bi n d ng B95 theo tiêu chu n ( OCT) ệ ệ ợ ế ạ ẩ Γ

Hợp kim Ủ Tôi Hóa già

T o , oC trường Môi nguội T o , o C Thời gian trường Môi nguội

Các sản phẩm nhôm hình, hay còn gọi là profile nhôm, được cung cấp dưới dạng thanh với các biên dạng đa dạng Chúng được tạo hình thông qua phương pháp đùn ép và thường được sử dụng trong các kết cấu như cửa, khung ảnh và khung tủ.

1.3 Công ngh ệnhiệt luyện hợp kim nhôm

Mục đích của nhiệt luyện là làm thay đổi tổ chức tế vi của chi tiết, do vậy dẫn đến thay đổi tính chất của nó.

Nhôm không có chuyển biến thù hình, do đó, quá trình nhiệt luyện hợp kim nhôm tập trung vào việc hình thành dung dịch rắn quá bão hòa và phân hóa nó để tạo ra các pha phân tán bền.

Các dạng nhiệt luyện hợp kim nhôm chủ yếu gồm ủ, tôi và hóa già

1.3.1 Ủ Ủ nhôm là nguyên công nhiệt luyện gồm nung nóng hợp kim lên nhiệt độ nhất định, giữ nhiệt, làm nguội chậm để nhận được tổ chức cân bằng Các công nghệ ủ khác nhau thường gồm:

- Tổ chức sau đúc gồm thiên tích, các tổ chức cùng tinh hoặc bao tinh thừa sử dụng công nghệ ủ đồng đều hóa

- Tổ chức sau biến dạng dẻo, sử dụng công nghệ ủ kết tinh lại.

Học viên: Nguyễn Đình Chiến 10 Khoa học và Kỹ thuậ ật liệt v u 2016A

- Tổ chức không cân bằng sau nhiệt luyện, sử dụng công nghệ ủ thải bền (ủ các hợp kim đã qua hóa bền bằng nhiệt luyện).

Hợp kim nhôm sau khi đúc được ủ đồng đều hóa và cán thành tấm, giúp tăng độ bền nhờ hiệu ứng biến dạng Tuy nhiên, để nghiên cứu một cách chính xác, cần

Ủ kết tinh lại được thực hiện ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ kết tinh lại của kim loại, cụ thể là khoảng 0,4 lần nhiệt độ chảy Quá trình này không chỉ đơn thuần là chuyển biến pha mà còn liên quan đến việc hình thành các hạt mới đa cạnh trong kim loại đã trải qua biến dạng dẻo nguội Mục tiêu của ủ kết tinh lại là đạt được tổ chức kết tinh hoàn toàn với hạt nhỏ đa cạnh và độ dẻo tối đa Các nguyên tố hợp kim, đặc biệt là kim loại chuyển tiếp, có khả năng nâng cao nhiệt độ kết tinh lại của nhôm Đối với các hợp kim nhôm công nghiệp dạng tấm, nhiệt độ ủ kết tinh lại thường được chọn trong khoảng 300-500°C với thời gian từ 0,5 đến 2 giờ, nhằm đảm bảo số lượng mầm kết tinh lớn và giảm thiểu hoặc loại bỏ hiệu ứng hóa bền biến cứng.

Hình 1.1 Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến nhiệt độ kết tinh lại của nhôm

Tốc độ nguội sau khi ủ là yếu tố quan trọng đối với hợp kim nhôm Các hợp kim không hóa bền bằng nhiệt luyện có thể nguội tùy ý, trong khi các hợp kim hóa bền cần nguội chậm Chẳng hạn, hợp kim nhôm B95 sau khi biến dạng dẻo và ủ cần được nguội chậm trong lò để tránh hiện tượng tôi hoặc bán tôi, điều này có thể dẫn đến quá trình hóa già không đạt yêu cầu, làm giảm tính chất mềm hóa của vật liệu Do đó, việc nguội hợp kim nhôm B95 phải được thực hiện trong lò với tốc độ nguội nhỏ hơn.

30 o C/h) đến 150 o C mới được lấy ra khỏi lò [14]

Sơ đồ quy trình th c nghi m 30 ự ệ 2.2 M u th c nghi m và quy trình công ngh ẫựệệ nhi ệ t luy n 30ệ 2 M u nghiên c u 30ẫứ 2.2.2 Quy trình công ngh nhi t luy n 32ệệệ 2.3 Thi t b nghiên c u 35ếịứ 2.4 Phương pháp nghiên cứ u

Nội dung tiến hành thực nghiệm được tóm tắt theo sơ đồ hình 2.1

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình th c nghi m ự ệ 2.2 M u th c nghi m và quy trình công ngh ẫ ự ệ ệnhiệt luy n ệ

M u nghiên c u là h p kim nhôm B95 ẫ ứ ợ ởtrạng thái sau đúc, ủ đồng đều hóa, đùn ép và cán nguội (tr ng thái cung c p) Các công nghạ ấ ệ: đúc, ủ đồng đều, đùn ép

Học viên Nguyễn Đình Chiến, thuộc lớp 31 Khoa học và Kỹ thuật vật liệu 2016A, đã thực hiện thí nghiệm tại xí nghiệp X59/Z127, Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng Thành phần hóa học của mẫu được thể hiện trong hình bảng 2.1.

B ng 2.1 Thành ph n hóa hả ầ ọc hợp kim B95 (Tiêu chuẩn ΓOCT) và thành phần hóa học mẫu nghiên c u ứ

Thành phần hợp kim nhôm (%)

Al Zn Mg Cu Fe Si Mn Ni Cr Ti

Như vậy m u nghiên c u có thành ph n hóa hẫ ứ ầ ọc tương đương vớ ợi h p kim nhôm mác B95 theo tiêu chuẩn ΓOCT Nga.

Mẫu kim tương (mẫu phân tích t ổ chứ ếc t vi b ng hi n vi quang h c và hiằ ể ọ ển vi điệ ử quét) có kích thướn t c 10x10x4,2 (mm)

M u phân tích nhi u x ẫ ễ ạ tia X có kích thước là 20x20x4,2 (mm)

 M u th kéo ch t o theo tiêu chu n TCVN 197-ẫ ử ế ạ ẩ 1:2014 tương đương ISO 6892-1:2009 [2] M u sau khi cẫ ắt được làm s ch bavia, có d ng t m v i hình d ng ạ ạ ấ ớ ạ kích thước như hình 2.2 và bảng 2.2

Hình 2.2 Mẫu th kéo theo tiêu chu n TCVN 197-1:2014 ử ẩ

Bảng 2.2 Kích thước m u th kéo (TCVN 197-1:2014) [2] ẫ ử

G- dài mđộ ẫu đo (Lo) 35

A – Độ dài vùng ti t diế ện nh ỏ 50

 M u cán v i các mẫ ớ ức độ khác nhau được cắt theo kích thước 150x50x4,2 (mm), sau đó được c t vắ ới kích thước 10x10x4,2 (mm) để nghiên c u hóa già ứ

Mẫu sau cán được lăn ép phẳng và c t m u th kéo tiêu chu n TCVN 197-ắ ẫ ử ẩ 1:2014 ISO 6892-1:2009

2.2.2 Quy trình công nghệ nhiệt luyện a) k t tinh l i Ủ ế ạ

Nhiệt độ ủ ế k t tinh l i c a hạ ủ ợp kim B95 được khảo sát trong khoảng từ 250°C đến 450°C, với tốc độ nâng nhiệt 5°C/phút Thời gian giữ nhiệt được nghiên cứu từ 30 phút đến 180 phút, sau đó mẫu sẽ được làm nguội cùng lò.

Hình 2.3 Quy trình công nghệ kh o sát k t tinh l i hả ủ ế ạ ợp kim nhôm B95 b) Tôi

Tất cả các mẫu nghiên cứu của tôi đều đã được ủ ấm ở nhiệt độ 470 độ C trong khoảng thời gian từ 30 đến 180 phút, sau đó làm nguội trong không khí theo quy trình đã được mô tả trong hình 2.4.

Hình 2.4 Quy trình công ngh ệkhảo sát tôi h p kim nhôm B95 ợ c) Hóa già truyền th ng ố

Các mẫu sau khi không tinh lủ ế ại được hóa già ở các nhiệt độ 120°C, 130°C và 160°C, với thời gian hóa già là 26 giờ cho mỗi nhiệt độ Thời gian này được kiểm tra độ ứng để xây dựng đường cong hóa già theo thời gian, với đường cong biến đổi độ cứng và độ bền phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian hóa già.

Hình 2.5 Quy trình công nghệ kh o sát hóa già 120ả ở o C và 160 o C cho B95 d) Tôi + bi d ng + hóa già ến ạ

Các t m hấ ợp kim nhôm B95 kích thước 150x50x4,2 (mm) sau khi k t tinh ủ ế lại, tôi, được cán ngu i v i các mộ ớ ức độ bi n d ng khác nhau 3,5%, 6%, 10% và ế ạ 14%

Các mẫu đã được xử lý với kích thước 10x10x4,2 mm để nghiên cứu quá trình lão hóa trong 26 giờ, với 1 giờ lấy 1 mẫu để kiểm tra độ bền Nghiên cứu này nhằm xây dựng đường cong lão hóa biểu diễn mối quan hệ giữa độ bền và thời gian.

Hình 2.6 Quy trình công nghệ tôi, bi n d ng các mế ạ ức độ khác nhau và hóa già ở

Các mẫu cán ở các mức độ biến dạng khác nhau được lăn ép phẳng và thử kéo theo tiêu chuẩn TCVN 197-1:2014 ISO 6892-1:2009 Sau đó, chúng được hóa già trong suốt 26 giờ để xây dựng đường cong hóa già, biểu diễn theo độ bền và độ giãn dài tương đối b (%) theo thời gian.

Quy trình công ngh tôi k t h p các mệ ế ợ ức độbiến d ng khác nhau và hóa già ạ ở 120 o C thể ện như hình 2.6 hi

2.3 Thi t b nghiên c u ế ị ứ a) Lò nhiệt luyện ủ, tôi, hóa già

 Các m u hẫ ợp kim nhôm B95 được nhi t luyệ ệ ủn , hóa già trong lò ram, hóa già c a hãng Nabertherm s hi u 218773 - ủ ố ệ Đức sản xuất

Tên thiết b : Forced Convection Chamber Furnaces ị N65/HA (hình 2.7)

Các thông s chính c a thiố ủ ết bị: Tmax = 650 o C; kích thước bu ng lò: ồ

295x340x170 mm; công su t: 2,4 kW; nguấ ồn điện 1pha 220V, độ chính xác nhiệt độ lò: ±5 o C

 Nhiệt luy n tôi h p kim nhôm B95 trong lò tôi, th m cac bon c a hãng ệ ợ ấ ủ Nabertherm số ệ hi u 218772 - Đức sản xu t ấ

Tên thiết bị: Chamber furnace N31/H (hình 2.8)

Các thông s chính c a thiố ủ ết bị: T max = 1280 o C dung tích buồng lò:

Thiết bị có kích thước 350x250x350 mm, công suất 15 kW, nguồn điện 3 pha 380V/50 Hz Nó cho phép cài đặt và lưu trữ nhiều chương trình gia nhiệt khác nhau

Các mũ hốp kim nhôm B95 sau khi được kiểm tra và tôi luyện đã được cán với các mức độ khác nhau trên máy cán tiêu chuẩn tại Việt Nam, sản xuất vào năm 2003 Thiết bị phân tích thành phần nguyên tố được sử dụng để đảm bảo chất lượng và độ chính xác của sản phẩm.

Thành ph n hóa h c c a mầ ọ ủ ẫu được phân tích b ng máy phân tích quang ph ằ ổ phát x Q4 TASMAN t i nhà máy (hình 2.10) ạ ạ d) Thiết bị đánh giá tổchức tế vi

Kính hiển vi quang học Axio Imager A2M của hãng Carl Zeiss được sử dụng để quan sát và chụp ảnh cấu trúc vi kim loại và hợp kim với độ phóng đại từ 50-1500 lần Thiết bị này được trang bị phần mềm Axiovision Cam 4.82 kết nối với máy tính để chụp ảnh Hiện tại, thiết bị đang được đặt tại bộ môn Vật Liệu và Công Nghệ Vật Liệu - Khoa Cơ khí Học viện Kỹ thuật Quân sự.

Hình 2.7 Lò ủ và hóa già N65/HA-

Nabertherm - Đức Hình 2.8 Lò tôi N31/H - Nabertherm - Đức.

Hình 2.9 Máy cán ti u hình - ể Việt

Nam sản xu t khảấ o sát bi n d ng ế ạ với các mức độ cán khác nhau

Hình 2.10 Máy phân tích quang ph Q4 ổ

Hình 2.11 Kính hiển vi Axio Imager

A2M (có phần mềm chụp ảnh) Đức.- Hình 2.12 Kính hiển vi điện tử quét tại Đại học Shimane - Nhật Bản.

Kính hiển vi điện tử quét (SEM) với phân tích EDS, cụ thể là thiết bị JSM-7001FA FE-SEM của hãng JEOL, Nhật Bản, đang được sử dụng tại Đại học Shimane, Nhật Bản Hình ảnh từ thiết bị này cung cấp cái nhìn sâu sắc về cấu trúc vi mô của mẫu vật.

Học viên: Nguyễn Đình Chiến 37 Khoa học và Kỹ thuậ ật liệt v u 2016A e) Thiết bị đo độ ứng c

Máy đo độ cứng HP-250 (Đức) được sử dụng để đo độ cứng Brinell (HB), trong khi máy đo độ cứng Rockwell TK-2 (Liên Xô cũ) phục vụ cho việc đo độ cứng Rockwell Cả hai thiết bị này đều được đặt tại bộ môn Vật Liệu và Công Nghệ Vật Liệu thuộc Khoa Cơ khí của Học viện Kỹ thuật Quân sự.

Hình 2.13 a) Máy đo độ cứng Brinell HP-250 - Đức; b) Máy đo độ cứng Rockwell

TK-2 - Liên Xô (tại Khoa Cơ khí Học viện Kỹ thuật Quân sự); c) Máy thử kéo- -nén

Xác định giới hạn bền kéo và độ dãn dài tương đối được thực hiện bằng máy thử kéo - nén M500 - 100AT của Italya tại xí nghiệp 59/nhà máy Z127 Để phân tích các pha có trong mẫu hợp kim nhôm B95, thiết bị nhiễu xạ Rơnghen Bruker D8 Advance với ống phát Cu 40 kV, 40 mA và detector bán dẫn Sol được sử dụng.

X, đặt tại khoa hóa trường Đại học Khoa học tự nhiên Đại học Quốc gia Hà Nội - - (hình 2.14)

Hình 2.14 Thiết bị chụp nhiễu xạ

Hình 2.15 Máy đo ăn mòn điện hóa

PGSTAT12/30/302 h) Thi t b ế ị đo đường cong phân c c ự

Máy đo ăn mòn điện hóa PGSTAT12/30/302 được sử dụng để đo đường cong phân cực, với điện cực so sánh Ag/AgCl/3MKCl trong dung dịch 3,5% NaCl Thiết bị này được nghiên cứu tại Viện Hóa học - Vật liệu, thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự.

2.4.1 Phương pháp hiển vi quang học

Phương pháp hiển vi quang học (Optical Microscopy - OM) là một kỹ thuật quan trọng trong việc kiểm tra và đánh giá chất lượng vật liệu thông qua hình ảnh vi mô Phương pháp này cho phép xác định sự phân bố của các pha, kích thước hạt, từ đó đưa ra đánh giá về đặc tính vật liệu và dự đoán về mặt cơ tính, đồng thời định hướng cho công nghệ phát triển.

Tổ chức tế vi được nghiên cứu thông qua các mẫu sau khi ủ kết tinh lại, bao gồm tôi, cán và hóa già Đầu tiên, mẫu được mài trên giấy ráp với các cỡ hạt từ lớn đến nhỏ, từ 100 đến

2000), sau đó được mài bóng trên máy đánh bóng Metaserv 2000, rồi tẩm thực bằng dung dịch keller (100 ml H 2 O; 1,1 ml HF; 1,7 ml HCl; 11,5 ml HNO3) [28], [30]

Mẫu quan sát tổ chức sau này có thể được dùng làm mẫu đo độ cứng.

Tiêu đề	Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Mức Độ Biến Dạng Tới Hiệu Ứng Hóa Già Hợp Kim Nhôm B95 Ứng Dụng Trong Quân Sự
Tác giả	Nguyễn Đình Chiến
Người hướng dẫn	PGS. TS. Phùng Thị Tố Hằng
Trường học	Đại học Bách khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Khoa học và kỹ thuật vật liệu
Thể loại	luận văn thạc sĩ khoa học
Năm xuất bản	2018
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	89
Dung lượng	16,25 MB