Xcôrakhôd xây dựng trên cơ sở đánh giá năng l-ợng dòng chảy dẻo vật liệu xốp thông qua tốc độ biến dạng vi mô và hệ số nhớt của vật thể xốp trong tổng thể hoặc thông qua tốc độ biến dạng
Trang 1NG D N KHOA H C:
1
2
HÀ N I 2012
Trang 2L
u luc c a tôi Các s liu, k t qu nghiên c u trong lu ung thc ai công b trong b t k công trình nghiên c
Trang 31819
20212323262729
Trang 460606066666667
Trang 57575767779808181828283
Trang 6S ph ự ụ thuộc của độ ố x p vào các thông s công ngh ố ệ
Kết quả quá trình ép chảy vật liệu tổ hợp Cu-5%(khối lượng)Cr
B ng k t qu ả ế ả đo độ ố x p m u v t li u sau khi ép ch y ẫ ậ ệ ả
B ng k t qu ả ế ả đo độ ứ c ng m u v t li u sau khi ép ch yẫ ậ ệ ả
Trang 7M t s ộ ố thiế ịt b thông dụng dùng để nghi n trề ộn cơ học
Sơ đồ nguyên lý nghiền bi trong máy nghiền cánh khuấy
Các giai đoạn trong quá trình nghiền trộn cơ học vật liệu dẻo dẻo-
Các giai đoạn trong quá trình nghiền trộn cơ học vật liệu dẻo –
dòn
Kích thước của khuôn ép tạo hình sơ bộ
Bề mặt tiếp xúc của hỗn hợp vật liệu bột trước và sau thiêu kết
Sơ đồ ép ch y thu n và ép chả ậ ảy ngược
Máy nghi n bi ki u cánh khu y do nhóm nghiên c u t ề ể ấ ứ ự chế ạ t o
M t s chi ti t c a máy nghi n cánh khu y ộ ố ế ủ ề ấ
Máy ép thủy lực 100 T
Lò thiêu k t Linn 1300ế
Kính hiển vi điệ ửn t quét FEI quanta 200
Máy phân tích Rơnghen D5005 – SIEMENS
-Giản đồ nhiễu xạ X ray mẫu vật liệu sau khi thiêu kết
Trang 8Sự phụ thuộc độ dẫn điện VLTH Cu-Cr vào hàm l-ợng %Cr
Sơ đồ quỏ trỡnh ộp chảy vật li u t ệ ổ hợp Cu- Cr
Ảnh cỏc mẫu thớ nghiệm sau khi ộp chảy
Trang 9 hàn
- giá thành không cao
Trang 10Tác gi xin trân tr ng c , TS Nguyng Th y,
ng ý king viên quý báu trong quá trình tác gi làm luân
Tác gi xin trân tr ng c Vin Khoa h c và K thu v t t li u, B
h c v t li u và Cán kim lo i, B môn Gia công áp l c, phòng thí nghi m Công ngh
v t li u kim lo i, Phòng thí nghi m B môn Gia công áp l i h c Bách Khoa Hà No mu ki n thu n l tôi hoàn thành b n lu
Xin chân thành c chân tình c a các b n trong nhóm nghiên c u trong su t quá trình làm th c nghi m c tài
Trang 12Chng I T NG QUAN TÌNH HÌNH , - Cr
1.1 KHÁI NI M CHUNG
Công ngh hàn c t là công ngh hàn c t hi i, mang nhim cho ra
nh ng s n ph m ch ng cao, có th dùng cho m i kim lo i và h p kim Công ngh hàn c linh hot u su, gic chi phí và cho ra s n ph t ch t
ng cao V i nh m n i tr i công ngh hàn c t có th t o ra nh ng hàn, c t r t sâu và h p v i t r t cao, vì v y trong m t s ng d ng quan tr thc hi n hàn c t kim lo i có chi u dày trên 10mm và c kim lo i màu Vit Nam
hi n nay công ngh hàn c c ng d ng r t r ng rãi
Tuy nhiên hi n nay các thi t b n c c hàn chúng ta nh p kh u toàn b
cc ngoài (Nga, Nh t, M c, Hàn Quc ) Các lo i
c c hàn (có ph n d trc nh i v i nh ng nhà máy có nhi u máy hàn thì khi hn ci ta ti p t c nh p v i v i nh ng nhà máy có
t c tiên ti n thì có th i gian s d t cao có khi lên
t i (2 ÷ 3) l n c c hàn có xu t x Trung Qu c cho trong b ng 1.1
Trang 13B ng 1.1 M t s b n c c hàn c t thông d ng trên th ng Vi t Nam
Điện cực CNC Part No.: 0409 -
1204 Đơn giá:135.000
VNĐ
Bép cắt CNC Part No.: 0409 –
1216 Đơn giá:135.000
Đơn giá: 50.000 VNĐ
Điện cực dài Part No.: 120574 Đơn giá: 90.000 VNĐ
Bép cắt dài Part No.: 120578 Đơn giá: 60.000 VNĐ
1.2 NGHIÊN C U, S N XU T V T LI N C C HÀN
n xun c c hàn gian c n u luy n t các kim lo i s ng kim lo i, crôm kim lo i, zircôn kim loi và magiê kim lo tinh khi t cao trong lò ph n ng chân không
Nga và Ucraina nghiên c u và s n xu t các lo i i n c c hàn (d ng thanh tròn, thanh vuông, d ng bánh xe v i kích th c khác nhau) t các mác h p kim Cu b
0,6%Cr; 0,1÷0,85%Zr; Cu còn l0.35% Cr; 0,20.35%Zr; Cu còn l
Trang 14u công trình nghiên cng h c ph n ng nhi t kim kh ôxit crôm (Cr 2O3), ôxit zircôn (ZrO2), silicat zircôn b ng Al và Si ho c
c công b Nga và M B t kim có th s n xu trung gian Cu - Cr, Cu - Zr và Cu - - Cr ng Cr và Zr t 1÷ 0,10%
n hành nhi 2O3 có crômat kali, tr dung NaCl,CaO có th s n xu s ch cao (99% Cr)
Paten c a M b nguyên Cr2O3
ng argôn s n xu t nhôm kim lo i d ng b t
T- Cr, Cu- - Zr n xu t các lo i
h p kim Cu b n c c hàn có ch n c c Cu- Zr- Cr m b ng trong chân không
G n y v i m c ch t ng b n, d n i n và nhi t làm vi c c a n i
c c hàn, ng i ta và ang nghiên c u nh h ng c a m t s nguyên t h p kim hóa
m i nh Si, Zr, Be, n ch t l ng c a i n c c hàn; nghiên c u công ngh n u luyn tiên ti n (n u trong lò chân không, n u trong lò có khí b o v và công ngh tinh luyn platsma ) Ngoài ra ngang nghiên c u công ngh nhi t luy n n
nh c các pha t ng b n khi làm vi c nhit cao
h u nh toàn b các lo i máy hàn ti p xúc cùng các lo i c i n chàn u nh p kh u t n c ngoài (Nga, Nh t, M , c, Hàn Qu c, i Loan, Trung Quc ) Các nhà máy có nhi u và s d ng nhi u máy hàn ti p xúc i n c Công ty C khí Hà N i, Cty Xu i nh p i n c n c ngoài, còn i v d ng ít máy hàn ti khí xu t khu, Công ty Khí c i n 1 s d ch ch t o i n c c hàn Các
i n c c hàn t ch này có c - lý tính th p nhi t cao nên khi s n xu t hay ph i mài u ho c thay th th i n c
Trang 15 c t s n xugian g n y có m t s c s
N m 1985 Vi n Nghiên c u M và Luy n kim nghiên c u ch t o i n c c hàn cho Công ty Xuân Hòa t - Cr) theo ph ng pháp hoàn nguyên CrCu 2O3
n Nghiên c u M n kim ti n hành nghiên c u công ngh
n u luy n h p kim b - Cr và Cu- - Cu Cr các kim loi
s ch, n u tr c ti ng n u luy n h
n u luykhông có khí b o v
n Nghiên c u M n kim ti p t c nghiên c u công ngh
n u luy n h p kim b n u luy- Cr, Cu- Cr- Zr, Cu- - Zr s n xu t h ng b - - Zr - Mg bCu Cr ng
2O3 các kim lo i s ch Hiu su t thu h i Cr, Zr th p do n u luy n trong lò h , không có khí b o v
1.3 Cu Cr N I
các n c công nghi p phát tri Vit Nam các lo i máy hàn i n tip xúc c s d ng r ng rãi trong nhi c công nghi p: hàng không - ,
Trang 16Công ngh hàn ti p xúc là công ngh hàn không c n s d ng que hàn t o cá c
d n, d n nhi t c
b n c nhi nhi cao
Trang 17Trong thành ph n h p kim ng b n nhi t có i n d n cao, ngoài Cu là kim loi
n n còn có các nguyên t h p kim hóa là Al, Mg, Cd, Zr, Ni, Si, Be, Zn Trong b ng
1.2 bi u di n m t s thông s c tr ng c a Cu, Cr, Al Mg, Cd, Zr
Các h p kim Cu - Cr có c tính, d n i n, d n nhi t cao và nhi t t k
tinh li c nâng cao Nh ng h p kim này c s d ng r ng rãi ch t o các i n
c c hàn Ngoài ra còn c s d ng ch t o các chi ti t ph i làm vi c nhit
cao, lúc u ph i có b n, c ng, d n i n, và d n nhi t cao
Các h p kim Cu - Cr khi gia công áp l c tr ng thái nóng và ngui t.u t
Gi n tr ng thái h Cu Cr - c bi u di n trên hình 1.1 và 1.2
Theo gi tr - 1 và 1.2n vào Cu
tr tan c a Cr r t th p nhi tr
oCu)
Crôm không t ng tác v i ng t o pha liên kim lo i n vào
Cu tr ng thái r n nhi t cùng tinh (1072 0C) hòa tan c a Cr t n 0,65%
Khi gi m nhi t thì gi i h n hòa tan c a dung d ch r m t ng t, 400 0C gii
h n này là 0,02%
Hình 1.1 Gi ng thái tr Hình 1.2 Gi i h n vùng bão
Trang 18Sau khi nhi t luy n (tôi 950 0C trong n c và 400 0C trong 6 gi ), b n,
c ng d n i n, d n nhi t c a các h p kim - Cr t ng m nh Ag v i hàm l ng Cu 0,2% có nh h ng t t; còn Pb, Bi, Sb có nh h ng x u n các h p kim Cu- Cr
h p l i nh s can thi p k thu t c a con ng i theo nh ng s thi t k tr c, nh m
t n d ng và phát tri n nh ng tính ch t t t c a t ng pha trong v t li u compozit c n ch
t o Pha liên t c trong toàn kh i v t li u c gi là pha n n, pha phân b gián o n
c n n bao b c g i là pha c t
Trong VLTH t l , hình dáng, kích th s phân b c a n n và c t tuân theo các quy nh thi t k trc
Tính ch t c a các pha thành ph n c k t h p t o nên tính ch t chung c a VLTH t o ra Tuy nhiên tính ch t c VLTH t o ra không bao hàm t t c các tính ch a t
c a pha thành ph n khi chúng ng riêng r mà ch l a ch n trong nh ng tính ch t
t t và phát huy thêm Xét v các ch tiêu b n riêng, mô un n h i riêng, b n nóng, b n m nhi u tính ch t khác, v t li u compozit cao h n ng k so
Trang 19có th là các ôxit, cacbit, nitrit, borid, silicat Các h t (ch m) rc
m sau:
- h t nh (tùy yêu c u);
- Khong cách gi a các ch t i m nh (tùy yêu c u);
- Không hòa tan vào n n;
- c ng cao;
Mc ch c a vi c phân tán các h t c ng này là t ng b n c a kim lo i n n,
c n tr chuy n ng c a l ch
V t li t h u p c t h t m n (phân tán): VLTH t mn còn gi là VLTH hoá b n phân tán VLTH t m n th ng là các v t li u b n nóng và n nh nóng
Do vy chúng th ng c dùng thay th các v t li u truy n th ng nh m nâng cao
hi u su t ho c kéo dài tu i th thi t b , công trình trong các i u ki n s d ng t ng
ng
1.4.2 c i m c a v t li t h hoá b n phân tán u p
N n các VLTH này th ng là các kim lo i ho c h p kim c i m c a lo i v t
liu compozit này là c u trúc t vi g m có pha n n ch y u mà bên trong nó c b trí phân tán b i các h t s ch m t cách ng u Các ph n t c t có kích th c nh (0,01
÷ 0,1 m) và kích th c h t phân tán thay i trong kho ng 1 ÷ 15%, th ng là các v t li u b n, c ng và có tính n nh nhi t cao, ví d các ôxit, nitrit, borit ho c các pha liên kim lo i,
T ng tác c t - nn trong VLTH này xy ra m c vi mô ng v i kích th c nguyên t ho c phân t C ch hoá b n tng t c ch ti t pha phân tán bin c ng khi phân hoá dung d ch r n quá bão hoà D i tác d ng c a l c, trong m u VLTH, n n s
h ng ch u h u nh toàn b t i tr ng, các ph n t c t nh m n, phân tán ng vai trò hãm
l ch, làm t ng b n và c ng c a v t li u Vì v y, b n ph thu c c vào t chc l ch hình thành trong quá trình bi n d ng d o khi ch t o chi ti t t VLTH Hi u ng hoá b n
Trang 20 nhit cao S vy vì các phn t c t c ch n t nhng v t li u có kh n n g
n nh t ch c, tính ch t và không hòa tan vào n n khi nhit t ng cao Ngoài ra, các
h t c t còn có tác d ng hóa b n gián ti p, khi t o nên t ch không ng tr c rc v i s t
l n c a các h t (d ng th ) T chc này t o thành khi k t hp bi n d ng d o v i , lúc này các h t c t phân tán s cn tr mt ph n ho c hoàn toàn quá trình k t tinh l i
S hóa b n cao có th t c khi kích th c các h t n m trong gi i h n 0,01 ÷ 0,1 m và kho ng cách gi a chúng b ng 0,05 ÷ 0,5 m Hàm l ng th tích c t h t ph thuc vào s c t hóa
y là phng pháp t ng i n gi n và kinh t Trong ph ng pháp này xy
ra ph n ng chn (ôxi hoá, nit hoá, cacbua hoá, bo hoá) c a m t nguyên t khu ch tán v i m t ho c nhi u thành ph n h p kim ng thái r n Ph ng pháp n gi tr n
nh t là ôxi hóa bên trong mà s xu t hi n c a nó ph thuc vào các i u ki n sau:
- hòa tan c a O 2 trong dung d ch r n t ng i cao;
- Tc khu ch tán c a các nguyên t nguyên t h p kim ph i nh h n t c khu ch tán c a O 2 trong dung d ch r n;
- Hàm lng c a các nguyên t h p kim hòa tan không c v t quá giá tr gi i h n nh t nh n u không m t s quá t ôxi hoá bên trong tr thành ôxi hóa bên ngoài s x y ra
b Ph ng pháp nghi n tr c thiêu k t k t h p bi n d ng t o hình
ng pháp này t ng n gi n và c s d ng r ng rãi H n 60% s
ph m VLTH c s n xu t b ng ph ng pháp này u i m c a ph ng pháp bi n
Trang 22100
3 3 2 2 1
(1.2) Trong :
Trang 23Vic nh l ng b t kim lo i c xác nh theo ph ng pháp o th tích ho c theo kh i l ng b ng cân
1.5.2 Nghi n tr c h n h p b t kim lo i
1.5 2.1 Các dng máy nghi n tr n c hc
Có r t nhi u lo i máy nghi n tr n; máy nghi n hành tinh; máy nghin này khác nhau v t, t v n hành, và kh u khi n s v n hành b i s i c a nhi nghi n và m nhi m
b n nh nh t c a b t nghi n Tùy thu c lo i v t li u b t, s ng v t li u b t và thành
ph n cu i cùng yêu c u mà ch n m t máy nghi n phù h p
- hóa, mng bu là h n h p các b
s ho t vào trong máy nghing cao cùng v i
ng nghi n phù h n hình là bi thép bi n c ng Các lo i máy nghi ng
c s d ng cho quá trình nghi- hóa:
- Máy nghiền bi đứng ki u cánh khu yể ấ s n xu t m ng v t li u va ph i trong th i gian nghi n v a ph i (vài gi ) Bi nghi n và b t vào trong tang nghing không chuyng, c khu y b ng các cánh khu y n i v i tr c quay trung tâm
- Máy nghi n l cề ắ s n xu t m ng nh b t trong th
i ng) Bi nghi n và b t vào trong thùng nhc khuy
lc t n s cao theo m t chu trình chuy ng ph c t ng tr c giao
- Máy nghi n bi ngang ki u hành tinhề ể s n xu t m ng l n b thi gian gia công dài (vài ngày) Bi nghi n và b t vào trong mt tr ng l n quay quanh tr c ngang trung tâm t th t i h n là khi bi nghi n bám cht vào thành trong c a tr ng
Trang 24Máy nghiền bi đứng Máy nghi n l c ề ắ Máy nghi n hành tinh ề
Hình 1.4 M t s thi t b thông d nghi n tr c
Quá trình nghi - p gi a d ng c gia công và b t d n
t i n t v và dính k t b t Các d t b ép gi a 2 bi nghi p nhau, gi a bi nghi n và thành trong tang nghi n hay là gi a bi nghi n và cánh khu y Máy nghing ki u cánh khu c s d ng r ng rãi trong các phòng thí nghi m Ph n l n s l p trong máy nghi n lo i này có d ng: bi nghi n b t bi nghi n D cho vi c mô t ng hóa quá trình nghi- hóa Các h t b t m c gi a các bi nghi p nhau ph i ch u bi n
d ng d o mãnh li t, làm chúng ph ng ra và hóa b n N u b m t c a các h t b t b gián
n làm l ra b m t s ch thì có th d n hing hàn ngu i (k t dính) khi b
m t s ch c a các h t ph p xúc va, bi n d ng v i t c
bi n d ng cao và bi n d p này d n t i n t v h t Các hing n t v và kt dính này xng th i liên t c trong su t quá trình nghi hoàn thành quá trình nghi- hóa cc s cân b ng phù h p gia chúng Trong ph n l ng h p, cân b c khi có s phân b kích
Trang 25Cánh khu y Tang nghi n
c tiêu chu n cho các quá trình này
Hình 1.5
Trang 26
Trang 27thành c a các h t v i s ng u nhiên c a các biên gi i h t, ho c nói cách khác, s hàn
ng ngu nhiên Quá trình kc gi i thích b i s nh c a quá trình,
hoàn thành c u trúc t vi có th ti p t c h t và kích
c phân b các h c gi nguyên g
n c a quá trình nghi n tr c gi a v t li u d o và v t li u dòn
c d .7 u tiên, các h t d o b bi n d ng trong khi các h t c ng b làm v v t d o b u hàn vi nhau, các h t dòn ghim vào a các h t d o khi va ch m v i bi nghi n K t qu là, các gi
h t gia c b gãy s t biên gi i c a các h t b hàn l i, và k t qu là s sinh ra c a các h VLTH c s t th S n i b
nhn là ép m t chi u ho c hai chi u, các chi ti t l n ho c hình dáng
Trong quá trình bi n d ng t o hình c n quan tâm m t s yêu c u sau:
- m b o m VLTH c t h u trong toàn b phôi;
Trang 281- Chày ép; 2- Cối ép; 3 Hỗn hợp vật liệu bột-
Pt phía h n h p VLTH Cu-Cr trong khuôn kín c ch
bi n d ng t m là k t c gi m l i v i quá trình t o hình kim lo i b t là t tr ng
vu trong toàn b tích d th a s n phu, tuy nhiên viêc khác ph c s u c khc phc quá trình
ép ch y sau này
s d các mu thí nghi m
c bi u di n trên hình 2.5
Trang 291.5.4 Quá trình thiêu k t
M u h n h p v t li u b n bi n d ng t o hình ép có liên kt gia các h t b t còn y t gi a các h t b t c n ti n hành quá trình thiêu k t Thiêu k i s ti p xúc gi a các ph n t b
l c liên k t gi a các h t
Thiêu k t là quá trình gia công nhi t các chi ti t b c bi n d ng t o hình nhi th nóng ch y c a kim lo i trong h c c a kim loi trong h
TTK = (0,8 0,9)T ch (1.3) Thc ch t quá trình thiêu k t là quá trình chuy n hóa t ng t do cao không nh v trng t do th p, a các ph n t b t
t lý thuy t hoàn ch nh v quá trình thiêu kt, song các kt qu nghiên c u g ng n c a quá trình thiêu k t là
s chuy n d i c a các nguyên t b ng cách khuy ch tán (khuy ch tán b m t và th
ép ho c nhi t luy n làm chuy n bi n pha Mô hình quá trình hóa - lý khi thiêu k t
c bi u di n trên hình 1.9
Trang 30 th p
Do có s khu ch tán b m t c a các h t v t li u b t và compozit h
b n liên k t gi a chúng (d u hi n c a quá trình thiêu k t) S chuy n d ch b
m t c a các nguyên t t vai trò quan tr ng trong quá trình thiêu k t Chính s chuy n d p xúc gi a các h t mà không làm gi m t ng th tích ti
Trang 311.5 Ép ch 5 y vt li u t h p x p
Hình 1.10 ép ch y thu n và ép ch c
Trang 32ẫp ch y là m i b ng ỏp l c, kim lo i ch y t lũng khuụn kớn qua l thoỏt Hỡnh dỏng l thoỏt quy nh ti t di n ngang c a s n
ph m kim lo i b bi n d ng
ng d ng c a ộp ch s n xu t cỏc bỏn thành ph m d ng thanh, ng, cỏc chi ti t tr , cụn, b nh hỡnh t cỏc lo i v t li c và x p.trong cỏc
h v c hàng khụng, xõy d ng, cụng nghi p ụ tụ
Sản phẩm vật liệu t h p xốp đ-ợc chế tạo bằng nhiều ph-ơng pháp khác nhau Thời gian gần đây, ngoài các ph-ơng pháp luyện kim truyền thống còn có sử dụng một
số ph-ơng pháp gia công áp lực là các ph-ơng pháp công nghệ mới để chế tạo các sản phẩm từ VLTH Các ph-ơng pháp gia công áp lực vật liệu xốp có thể tiến hành trong trạng thái nóng và trạng thái nguội
Trong việc mô tả cơ chế biến dạng của vật thể xốp sau thiêu kết ở trạng thái nóng
và ở trạng thái nguội và trong việc đánh giá tốc độ biến dạng thực và c-ờng độ ứng suất trong vật thể xốp, ph-ơng pháp của V V Xcôrakhôd có vai trò đặc biệt quan trọng Ph-ơng pháp V V Xcôrakhôd xây dựng trên cơ sở đánh giá năng l-ợng dòng chảy dẻo vật liệu xốp thông qua tốc độ biến dạng vi mô và hệ số nhớt của vật thể xốp trong tổng thể hoặc thông qua tốc độ biến dạng thực và hệ số nhớt của vật chất ở dạng tenxơ tốc
độ biến dạng xác định
Việc tính toán quá trình gia công vật liệu xốp bằng áp lực rất cần đến các thông số biến dạng dẻo tối -u Vật liệu xốp khác với vật liệu đặc bởi sự tồn tại của các lỗ xốp trong chúng Chính vì vậy, nếu xuất phát từ lý thuyết dẻo của vật liệu đặc không thể nghiên cứu đ-ợc hành vi của vật liệu xốp trong quá trình biến dạng tạo hình Rõ ràng việc xây dựng cơ sở lý thuyết dẻo vật liệu xốp có một sức hút lớn với các nhà khoa học Dựa trên cơ sở ph-ơng pháp phân tích tác dụng t-ơng hỗ của các vật thể đặc, M
IU Balsin đã đ-a ra các nguyên lý tĩnh học đối với vật liệu xốp Thông qua nghiên cứu quá trình biến dạng nguội vật thể xốp cho phép xác định các thông số động học và năng l-ợng quá trình biến dạng ở các giai đoạn khác nhau của quá trình lèn chặt Qua các nghiên cứu về tính chất vật thể xốp sau thiêu kết, M IU Balsin đã đ-a ra những luận
Trang 33điểm mới về các bất biến và đánh giá cao khả năng sử dụng học thuyết về các bất biến
độ phôi ép
V E Perman nghiên cứu quá trình biến dạng vật liệu xốp trên cơ sở các cơ tính của môi tr-ờng xốp nén nh- đặc Để ứng dụng đ-ợc điều đó, vật thể vật liệu xốp không thiêu kết đ-ợc thử nghiệm trên máy đo độ tr-ợt trong điều kiện có thể kiểm tra đ-ợc áp lực nén tác động theo h-ớng vuông góc với bề mặt cắt và trên máy ép ba chiều cho phép kết hợp áp lực dọc và áp lực bên
Thời gian gần đây, đã có hàng loạt các mô hình toán mới mô tả quá trình biến dạng dẻo vật liệu xốp, trong đó, các lỗ xốp đ-ợc coi nh- phân bố đều trong không gian vật chất, vật thể xốp là đồng nhất Độ xốp t-ơng đối của vật thể xốp đ-ợc xác định
nh- sau:
x
TP
VV
VC - tỷ khối phần vật chất của vật thể xốp, g/cm3;
- tỷ khối toàn phần của vật thể xốp, g/cm3;
Trang 34Giới hạn trên của độ xốp vật thể đã thiêu kết là 0,5 Vật liệu xốp có độ xốp lớn hơn 0,5 đ-ợc gọi là vật liệu siêu xốp Vật liệu xốp có độ xốp thấp là vật liệu bột có độ xốp nhỏ hơn 0,5 Trong vật liệu sau thiêu kết còn tồn tại một số lỗ xốp tế vi và các dị vật phi kim loại nguồn gốc khác nhau đ-ợc gọi là các mầm lỗ xốp mới và sẽ tạo ra trong vật liệu một số lỗ xốp tế vi Các vật liệu đó đ-ợc gọi là vật liệu xốp tế vi (
0,01)
Nh- vậy, sau thiêu kết vật liệu không có lỗ xốp, hay chính xác hơn, ở mức độ này hay mức độ khác đều đ-ợc gọi là vật liệu xốp Cơ chế biến dạng của các vật liệu đó đều t-ơng tự nhau nếu lỗ xốp trong vật liệu thiêu kết so với kích th-ớc tổng thể của vật thể
đủ nhỏ Luận điểm đó cho phép sử dụng các ph-ơng pháp nghiên cứu vật thể đặc để nghiên cứu quá trình biến dạng dẻo vật liệu bột và compozit cốt hạt
Một trong những vấn đề lý thuyết cần đ-ợc nghiên cứu đối với quá trình biến dạng dẻo vật liệu xốp là việc xác định điều kiện dẻo đối với chúng
Đối với vật liệu đặc, điều kiện dẻo là hàm của các phần tử tenxơ ứng suất:
fT(i j ) = 0 8) (1
Khi chuyển từ trạng thái đàn hồi sang trạng thái dẻo, ph-ơng trình (1.4) biểu thị mặt chảy của vật liệu Tùy thuộc vào mức độ chuyển đổi này mà điều kiện dẻo có thể
đ-ợc thể hiện d-ới các hình thức khác nhau:
- ứng suất tiếp lớn nhất (điểm tới hạn Treska-Saint-Venant):
- = ; ( ) (1.9)
Trang 35- Thế năng biến dạng hình dạng tới hạn Huber-Mizes:
i = T (1.10) Trong công thức (2.10) c-ờng độ ứng suất i có dạng nh- sau:
2 2 2
12
(1.11)
Điều kiện tổng hợp về ứng suất tiếp cực đại (điều kiện More) là điều kiện cho rằng, khi vật liệu trong trạng thái dẻo tồn tại một hàm số giữa ứng suất tiếp cực đại và ứng suất pháp t-ơng ứng:
1 1 3 f 1 1 3
2 2 .12) (1
Điều kiện tổng hợp về năng l-ợng biến dạng dẻo của Sleikher-Nadai, Iang là điều kiện cho rằng, trong trạng thái biến dạng dẻo tồn tại một hàm số chứa c-ờng độ ứng suất i và ứng suất pháp trung bình tb:
i = f (tb); .13) (1Trong đó: tb = (1 + 2 + 3)/3 .14) (1
Điều kiện tổng hợp của Pixarencôp - Lêbêđép cho rằng c-ờng độ ứng suất i nằm
trong mối quan hệ phụ thuộc đối với ứng suất pháp cực đại 1
Rõ ràng rằng, các điều kiện tổng hợp chú trọng tới các tính chất vật lý khác nhau của vật liệu (giới hạn nén, giới hạn kéo, giới hạn phá hủy) Ví dụ, V.V Nôvôgilôp đã chứng minh rằng, sự phân rã dẻo của vật liệu bột có thể viết theo điều kiện tổng hợp Sleikher - Nadai d-ới dạng:
i + atb = 3b (a = const) Trong tr-ờng hợp vật liệu hóa bền, mặt dẻo sẽ nở rộng ra Trong lý thuyết dẻo hiện t-ợng này đ-ợc chú ý tới với sự trợ giúp của thông số Udvist Thông số này đ-ợc chú ý tới trong điều kiện dẻo và đ-ợc gọi là mức độ hóa bền Khi đó, trong điều kiện dẻo T trở thành giới hạn dẻo tức thời và điều kiện (1.8) có dạng:
Trang 36Nếu coi các lỗ xốp là khuyết tật của môi tr-ờng liên tục thì độ bền tới hạn của vật liệu sẽ là:
b = f (N, M) .16) (1Trong đó:
N - hàm tenxơ ứng suất và một số hằng số vật liệu;
M - hàm xác định bởi đặc tính của khuyết tật vật liệu
Điều kiện phá hủy vật thể vật liệu bột đ-ợc biểu diễn d-ới dạng:
ph
t
ph 0
Hdt
= 1 (1.17) Trong đó:
- mức độ sử dụng trữ l-ợng dẻo vật liệu xốp;
H - c-ờng độ tốc độ biến dạng lệch;
ph - mức độ biến dạng lệch tại thời điểm phá hủy;
tph - thời gian phá hủy
Các tính toán trong quá trình gia công áp lực vật liệu xốp rất cần thiết cho việc xác lập các thông số biến dạng tạo hình tối -u và dựa trên cơ sở lý thuyết dẻo có chú ý
đến độ xốp của vật liệu Các thí nghiệm đầu tiên trong lĩnh vực lý thuyết tạo hình vật liệu xốp tiến hành từ đầu thế kỷ XX Trong giai đoạn này, quá trình ép vật liệu xốp tiến hành trong khuôn kín M IU Balsin đã đ-a ra công thức ép trong khuôn kín xuất phát
từ giả thiết cho rằng, trong quá trình ép vật liệu xốp, tỉ lệ giữa mức độ tăng ứng suất nén
và mức độ giảm thể tích t-ơng đối của vật liệu xốp tuân theo quy luật:
Trang 371
n
n ρ
(1.19) Sau khi lấy tích phân ph-ơng trình (1.14) kết hợp với (1.15) ta nhận đ-ợc:
ρ
α lnp
đổi của td do kết quả của hai yếu tố: Thứ nhất, chỉ số ép m trong thực tế không phải là
hằng số; Thứ hai, ph-ơng trình không thỏa mãn một số điều kiện đã rõ đối với VLTH
c t hạt: khi td = 0 thì pn = 0, và khi td 1 thì pn 1 Trong đó, 0 - mật độ
t-ơng đối ban đầu của vật thể ép
Để khắc phục yếu điểm trên, I Sapirô, M Kansôp và sau đó K Kônôpiski đã đ-a
ra ph-ơng trình ép chảy mới Ph-ơng trình này có thể nhận đ-ợc khi khảo sát đ-ờng cong ép trong hệ trục tọa độ td - 0 bằng ph-ơng trình vi phân dạng:
td
n
td
ρ 1 A dp
dρ (1.23)
Trang 38Lấy tích phân ta nhận đ-ợc
pn Aln 1 ρo / 1 ρtd 24) (1Ph-ơng trình (1.24) là ph-ơng trình thực nghiệm và hằng số A cũng đ-ợc xác
định từ thực nghiệm Ph-ơng trình này mô tả t-ơng đối chính xác giá trị trung bình của mật độ vật chất, nh-ng khi td tiến gần tới 0 hoặc tới 1 thì dung sai đo của chúng có
C
ρ
α lnp
M IU Balsin thông qua độ xốp n khi ép nguội, xác định đ-ợc các thông số năng
l-ợng động lực học của quá trình biến dạng vật liệu xốp, các bất biến của quá trình
V E Perman dựa trên đặc tính cơ học của vật liệu xốp xây dựng giản đồ ứng suất
- biến dạng và đ-a ra khả năng sử dụng giới hạn chảy của vật liệu xốp V E Perman coi các phần tử vật liệu xốp là đồng nhất
Dựa vào các điều kiện trên xây dựng ph-ơng trình biến dạng dẻo:
σ2i 9αα20 βσ2T 0 27) (1
Hàm , đ-ợc xác định theo đặc điểm dẻo của vật liệu đặc, vật liệu xốp thông qua độ xốp Các giá trị này phụ thuộc vào vật liệu khi thử kéo và nén
Trang 39Sự thay đổi biến dạng liên quan ứng suất đã đ-ợc Green đ-a ra:
18α 1 - σ dV
6αα σ
σ 2σ dε
0
0 3
2 1
σ 2σ dε
0
0 2
1 3
Biến dạng dẻo các vật thể xốp đ-ợc chế tạo theo ph-ơng pháp thiêu kết VLTH
c t hạt là bài toán tối -u để xây dựng và ứng dụng trong công nghệ các ph-ơng trình vật lý môi tr-ờng khả ép, trong đó bao gồm cả khả ép không hồi phục Các công trình nghiên cứu trong lĩnh vực xây dựng lý thuyết dẻo VLTH c t h t đã đ-ợc nhiều nhà khoa học thực hiện nh-: P Green [70], X A Kun [71], A Freidental và X Garinger [72], B.B Xkorokhod [28], M B Stern và I F Mart-nôp [73], [74], M X Kovatrencô [23], G L Petrôsian [27], B A Druianôp [116]… Trong đó thuyết của B B Xkorokhod [28], [7] đ-ợc coi là hợp lý
Trang 401.6 K T LU I
- Nhu c u v v t li n c c hàn gii là c h t s
to l n Vi c nghiên c u, ch t o v t li u m i cho n c c hàn là c p thi t và c c k quan tr ng nh b n nhi t và tu i th
- Trong th i gian g ác công trình nghiên c u c m t s n nghiên a vi
c Vi n nghiên c u M và Luy n kim theo công ngh n u luy n Cu-
Cr qua pha trung gian b n nhi u sut còn th p do n u luy n trong lò h , không kh ng ch c s ôxi hóa i v i Cu, Cr
- ng nghiên c u m i ch Cu Cr t o v t li u t h p - bnghi n tr hóa k k t h p bi n d ng tt ch t o v t li i n c c hàn
c th gi i quan tâm phát tri n, c c phát tri n Vi t Nam
t nhim n i b t so v u luyn g.Vic ch t o v t li u t h n gi n, kh i h c các thành ph n v t liu
m t các chu n xác, ti t ki c v t li u do kim lo i không b cháy hao hay th t thoát
do quá trình n u luy n gây ra T n d ng ; c các ph u trong gia công c t g t (phoi li tin )