Nghiên cứu vật liệu siêu đàn hồi hệ niti

LỜI CẢM ƠN Tác giả uận án xin ch n thành cảm ơn các Th y giáo ô giáo ộ môn ơ h c vật iệu và án kim oại Viện hoa h c và thuật vật iệu Viện Đào tạo Sau Đại h c, Trường Đại h c Bách Khoa Hà Nội và các đ ng nghiệp đ tạo m i đi u kiện thuận ợi đóng góp những ý kiến qu áu cho tác giả trong suốt quá trình h c tập và hoàn thành uận án Để có được kết quả nghiên cứu này, ngoài sự cố gắng và nỗ lực của bản thân, tác giả xin t ng iết ơn s u sắc nh t đến các Th y giáo hướng d n khoa h c: S TS Tr n V n ng TS guy n Đặng Thủy – ộ môn ơ h c vật iệu và án kim oại đ tận t nh đ nh hướng hướng d n và tạo đi u kiện tốt nh t gi p đ tác giả trong suốt thời gian h c tập và hoàn thành uận án Tác giả xin chân thành cảm ơn nhóm nghiên cứu đ tài Khoa h c và Công nghệ c p Bộ m số 01 ) đ gi p đ tác giả có được các số liệu thực nghiệm, hoàn thành luận án. Tác giả xin ch n thành cảm ơn sự gi p đ , tạo đi u kiện của bạn bè; sự động viên, tạo m i đi u kiện v vật ch t, tinh th n của gia đ nh và người thân trong suốt thời gian h c tập và hoàn thành uận án Tác giả xin chân thành cảm ơn m i sự gi p đ qu áu đó Thanh

i  i dung bn lun án này là công trình nghiên cu ca tôi, các s liu và kt qu là trung thc công b  công trình nào ho i dng lun án.   ii              i hc, i hc Bách Khoa Hà N ng ý ki trong sut quá trình hc t   c kt qu nghiên cu này, ngoài s c gng và n lc ca bn thân,    ng dtrong sut th   xin chân thành c tài Khoa hc và Công ngh cp B-01- t c các s liu thc nghim, hoàn thành lun án. T , tu kin ca bn bè; s ng viên, to mu kin v vt cht, tinh thn ci thân trong sut th  T xin chân thành ci s    Thanh iii   i  ii  iii  vii 1.  vii  vii NG BIU ix  x  1  1  2  2  2  2  3  3               4  4  4  5  6  10 ng d 10  11  12  12                thiêu kt trong chân không 13 c 13 n ng nhi cao t lan truyn 14 iv t xung plasma 15  15   17  18 U  19  19 t lii 19  24  25  28  28  29  30  30  31  31  33  38 c hu ct phn ng 38  45  46  48  50  52  53  55  55 a vt liu 55  x x n ng SHS 56 v nh s i hình thái ht b hoc, s phân b l xp và cu trúc l xp 57 nh các tính chc ca vt liu NiTi x  57  59  60  60 i liu 60 3.2.2. Thit b tru hóa thành phn và thit b ho  Ti 61 3.2.3. Thit b ép n hp b- 63 3.2.4. H thng thit b phn ng SHS 63  65  66  67  67  67 4.1.2. Tính toán phi liu 68 4.1.3. Hoc/trng u hóa thành phn. 68  70 4.2. Phn ng SHS 71   MA < 1,5h 71 4.2.1.1. Hing 71 4.2.1.2. Kt qu phân tích thành phn pha 73 u hn hp bc ho gian t MA  1,5h) 78 4.2.2.1. Hing 78 4.2.2.2. Kt qu phân tích thành phn pha 80 4.2.3.  xp, hình thái l xn ng SHS 83 4.2.3.1. Mt ct, mt gy ca sn ph pháp SHS 83  x 87  91 vi   93 p SHS  MA 93 5.1.1. Các tính chc c  MA không x lý nhit 93 5.1.  97  i ca vt liu NiTi xg pháp SHS  MA 101 5.2.1. Kt qu phân tích ph XRD 101  104  109  109  112   MA 116 5.4.1. Mi 116 io 119  122 KT LUN 124 TÀI LIU THAM KHO 126  132  133 vii  1. C Nitinol: Nickel Titanium Naval Ordnance Laboratory) SHS:         -propagating High-temperature Synthesis) MA:  VS:  SMAs: Shape Memory Alloys) RS:  HIP: Hot Isostatic Pressing) CF-HIP: Capsule Free-Hot Isostatic Pressing) CS: Conventional Sintering) SPS: Spark Plasma Sintering) SIM:  (Stress-Induced Mactenxit) SSR: Solid State Reaction) MIM: Melting Injection Mold) MA: Mechanical Activation) EDX:       -ghen (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) SEM:  XRD: -ghen (X-ray Diffraction) DSC:   i hc Bách Khoa PTN: Phòng thí nghim 2. C A: Pha Austenit M: Pha Mactenxit B2:   ng  M t : Song tinh Mactenxit M d :  M s :  M f :  viii A s :  A f :   s : ng tinh  f :  :M s   :M f   :A s   :A f    Mf :   Ms :   Af :   As :  T:  T c :  T ig :  T 0 :  T p :  T ad :  k:  k eff :  C p :  :  V:  E:  R:  D 0 :  D eff :  r 0 :  r r :  :  ix   Bng 1.1. Mt s tính chc. 7 Bng 1.2.  xp 8÷60% 8 Bng 2.1. Mt vài hp chc . 33 Bng 3.1.  thut ca kính hin t quét Hitachi S-4800 58 Bng 4.1. Ch  hoc hn hp b- 68   109  111 . 118 . 118 . 118 x  Hình 1.1. Tháp chuông vi các dây ch. 6 Hình 1.2. Gi trng thái Ni  Ti. 7 NiTi 9 Hình 1.4.p b t chân không. 13 Hình 1.5.t liu NiTi xp b hc. 14 Hình 1.6.p bn ng nhi cao t lan truyn. 15                  plasma. 16  17 Hình 1.9.p b  17  ng cong ng sut  bin dng ca vt lii 19  vt lii. 20 u ng nh hình ca vt li . 21 u ng nh hình ca vt li. 22  Nhi chuyn bi 22  i. 23  Bi ng sut  bin di. 24 ng sut  bin dng  nhi ca vt liu nh hình NiTi. 25  Gi ng ti tri. 26  Chu trình cht ti. 27 Hình 2.11. ng ca thành phn Ni (% nguyên tn nhi chuyn bi  s ca vt lii NiTi. 28 [...]... i chủ yếu g m: vật liệu siêu đàn h i n n đ ng, vật liệu siêu đàn h i n n sắt, vật liệu siêu đàn h i NiTi và n n NiTi iTi à hệ vật liệu siêu đàn h i được s d ng ph biến nh t hiện nay chủ yếu trong nh vực vật iệu y sinh với dạng: iTi xốp và iTi đặc Cho đến nay ở Việt Nam có r t t công tr nh công bố các kết quả nghiên cứu ch nh thức v vật liệu siêu đàn h i NiTi xốp trong khi đó nhu c u vật iệu này r t... của hệ vật liệu siêu đàn h i NiTi xốp chế tạo b ng phương pháp S S – MA - Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của x lý nhiệt đến các tính ch t cơ h c vật liệu siêu đàn h i NiTi xốp chế tạo b ng phương pháp SHS – MA Đ Vật liệu siêu đàn h i NiTi xốp với m c đ ch ứng d ng làm vật liệu y sinh (miếng đệm đốt sống nh n tạo): công nghệ chế tạo và các tính ch t cơ h c P - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết các vật liệu siêu. .. ngay cả khi biên giới mi n b hãm lại Sau khi d tải vật liệu siêu đàn h i có thể ph c h i ại hình dạng trước đó, thậm ch ở mức độ biến dạng tương đối lớn [26] iện nay có a dạng vật iệu siêu đàn h i được s d ng ph iến hơn cả Đó à: - Vật iệu siêu đàn h i n n đ ng - Vật iệu siêu đàn h i n n sắt - Vật iệu siêu đàn h i NiTi và n n NiTi 1.1.1 V Vật liệu siêu đàn h i n n đ ng (v d : Cu–Al–Ni, Cu–Zn–Al, Cu–Zr,... chế tạo vật liệu y sinh kể cả vật iệu siêu đàn h i hệ iTi xốp) à cực k quan tr ng Việc nghiên cứu công nghệ chế tạo hệ vật iệu nhen nhóm ở Việt iTi đặc iệt à iTi xốp đ được am trong thời gian g n đ y Đến nay, mới ch có một công tr nh khoa h c đ công bố các kết quả nghiên cứu chính thức v công nghệ chế tạo vật liệu siêu đàn h i NiTi xốp đó à áo cáo kết quả Đ tài p ộ 1-01-11 [1] trung nghiên cứu các... nh của vật iệu hệ NiTi được phát hiện đ u tiên bởi Wi iam nghiệm ava ue er c ng các cộng sự tại ph ng th ) khi chế tạo các van cánh ướm ph c v chương tr nh nghiên cứu không gian của NASA những n m 9 –1963 [30] ể từ đó, hệ vật liệu này đ thu h t r t nhi u sự quan tâm và đến nay NiTi đ trở thành vật liệu siêu đàn h i ph biến nh t, cả trong nghiên cứu c ng như các ứng d ng thực ti n Vật liệu siêu đàn h... thiết đối với vật iệu y sinh o đó phương pháp S S – MA đ được ựa ch n để chế tạo vật iệu siêu đàn h i NiTi xốp Từ đó uận án đ đ xu t sơ đ công nghệ chế tạo vật iệu NiTi xốp ng phương pháp S S – MA 19 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT BIẾN DẠNG VÀ CHẾ TẠO VẬT LIỆU SIÊU ĐÀN HỒI N T y 2.1 L Vật liệu siêu đàn h i à một dạng vật liệu nhớ h nh ưới tác d ng của tải tr ng cơ h c, vật liệu siêu đàn h i có thể... ch t đàn nhiệt Khả n ng ph c h i iến dạng của vật liệu siêu đàn h i đa tinh thể n n đ ng ph thuộc vào t ệ kích thước hạt (d) so với k ch thước m u Thành ph n hóa h c c ng ảnh hưởng nh t đ nh đến khả n ng ph c h i iến dạng của vật liệu siêu đàn h i n n đ ng [19] Vật liệu siêu đàn h i n n đ ng rẻ hơn nhi u so với vật iệu siêu đàn h i iTi ại có thể được n u trong không khí mà không c n bảo vệ Vật liệu. .. 1.1.2 V Bên cạnh vật liệu siêu đàn h i n n đ ng, vật liệu siêu đàn h i n n sắt (v d : Fe–Mn– Si, Fe–Mn–Si–Cr–Ni) c ng thu h t được sự quan tâm r t lớn của các nhà nghiên cứu trong khoảng ba thập k g n đ y do ch ng có ti m n ng ớn trong k thuật và ch ng rẻ nh t trong số các loại vật liệu có khả n ng đặc biệt này m 98 Sato và các cộng sự l n đ u tiên phát hiện hiệu ứng siêu đàn của h i vật liệu này ở đơn... phương pháp chủ yếu để chế tạo vật liệu siêu đàn h i hệ n n sắt g m: n u chảy, hợp kim hóa cơ h c (MA), thiêu kết thông thường (CS) … a b sê đ Hình 1.1 Tháp chuông với các dây chằ 1.1.3 V si NT hồi s [46] NiTi Vật iệu siêu đàn h i hệ NiTi (c n được g i với tên Nitinol – à chữ viết tắt của c m từ Nickel Titanium Naval Ordnance Laboratory) là vật iệu t n tại chủ yếu ở pha NiTi cân b ng nguyên t theo t... Mactenxit (pha sản ph m) và ngược lại tạo nên cơ sở cho ứng x siêu đàn h i Đ y à ứng x ch có duy nh t ở các h vật iệu nhớ h nh trong đó có hệ vật liệu siêu đàn h i nh Pha NiTi ấ Austenit B2 và pha NiTi ấ sê đ Mactenxit B 9’ trong các v t li u hồi [68] Khi làm nguội vật iệu không có tác d ng của ngoại lực, c u tr c mạng tinh thể của vật iệu siêu đàn h i có sự thay đ i từ pha c u tr c Austenit sang pha c . Hin nay trên th gii,  NiTi (còn c gi ph bin vi tên Nitinol) vi các tính chi và hiu ng nh hình c rt nhiu nghiên cu và các c ng dng. h vt liu i NiTi xp  bng   MA. - Nghiên cng ca x lý nhin các tính chc vt liu i NiTi xp  bg. Nghiên cu  lý thuyt các vt lii. - Nghiên cu  lý thuyt và các công ngh  vt liu NiTi xp. - Kt hp nghiên ci thc nghim trên các thit b