Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt đến cấu trúc, tính chất của hệ lớp phủ kép nhôm và hợp kim ni 20cr trên nền thép (TT)

B GIO DC V O TO VIN HN LM KHOA HC V CễNG NGH VIT NAM HC VIN KHOA HC V CễNG NGH .*** Lý Quc Cng NGHIÊN CứU ảNH HƯởNG CủA CHế Độ Xử Lý NHIệT ĐếN CấU TRúC, TíNH CHấT CủA Hệ LớP PHủ KéP NHÔM Và HợP KIM Ni-20Cr TRÊN NềN THéP Chuyờn ngnh: Húa lý thuyt v Húa lý Mó s: 62440119 TểM TT LUN N TIN S HểA HC H Ni 2016 Cụng trỡnh c hon thnh ti: Hc vin Khoa hc v Cụng ngh Vin Hn lõm Khoa hc v Cụng ngh Vit Nam Ngi hng dn khoa hc 1: PGS.TS Lờ Thu Quý Ngi hng dn khoa hc 2: PGS.TS Phựng Th T Hng Phn bin 1: Phn bin 2: Phn bin 3: Lun ỏn s c bo v trc Hi ng chm lun ỏn tin s, hp ti Hc vin Khoa hc - Vin Hn lõm Khoa hc v Cụng ngh Vit Nam Vo hi gi ngy thỏng Cú th tỡm lun ỏn ti: - Th vin Hc vin Khoa hc v Cụng ngh - Th vin Quc gia Vit Nam nm M U Tớnh cp thit ca lun ỏn Trong cỏc ngnh cụng nghip nng, cỏc chi tit mỏy thng phi lm vic cỏc iu kin ht sc khc nghit ( m cao, nhit cao, mụi trng bi, húa cht) dn n cỏc hin tng mi mũn, n mũn v cui cựng l phỏ hy Mi cỏc chi tit b mi mũn hoc n mũn thỡ chi phớ thay th l rt ln, ngoi chi phớ v vt liu ó rt cao thỡ cũn kốm theo chi phớ cho cụng thỏo, lp, sa cha v cỏc thit hi khỏc dõy chuyn sn xut phi ngng hot ng Nhng nm gn õy, song song vi vic phỏt trin khoa hc cụng ngh v cỏc ngnh k thut cụng nghip thỡ vic ũi hi nõng cao cht lng sn phm v kộo di tui th ca cỏc chi tit mỏy luụn c quan tõm c bit i vi cỏc chi tit mỏy lm vic mụi trng khc nghit nh chu n mũn, mi mũn thỡ tớnh cht vt liu b mt chi tit mỏy ú c t lờn hng u Hin cú rt nhiu phng phỏp x lý b mt c ng dng nhm ỏp ng cỏc yờu cu ca chi tit cỏc iu kin lm vic khỏc Cụng ngh phun ph v x lý nhit l mt nhng phng phỏp cú th ỏp ng c yờu cu lm vic ca chi tit iu kin núi trờn Trong cỏc cụng ngh x lý b mt c s dng, cụng ngh phun ph nhit ngy cng c phỏt trin m rng v quy mụ, ci thin v cht lng, th hin c nhng tớnh u vit so vi cỏc phng phỏp x lý b mt khỏc c v k thut v kinh t Nh chỳng ta ó bit, cỏc kim loi Cr, Ni, Al cú kh nng chu nhit, chng n mũn, chu mi mũn v cú bn khỏ cao nhiu mụi trng húa cht Lp ph Al thng c bit n l lp ph chng n mũn khớ quyn tt, kh nng chu nhit khỏ tt, ngoi ra, c x lý nhit Al cũn cú kh nng khuch tỏn vo nn thộp to thnh cỏc pha liờn kim gia Al v Fe nh: Fe3Al, FeAl2, Fe2Al5, Fe3Al, FeAl, cỏc pha liờn kim ny cú cng cao, bn n mũn, chu nhit tt Ngoi kh nng khuch tỏn vo thộp, Al cũn cú th tng tỏc vi cỏc nguyờn t Ni v Cr to thnh cỏc liờn kim gia Al Ni nh: AlNi3, Al3Ni5, AlNi, Al3Ni2, Al3Ni; gia Al Cr nh: AlCr2, Al8Cr5, Al9Cr4, Al11Cr2, Al7Cr l cỏc pha cú cng khỏ cao Vi mc tiờu nghiờn cu ch to mt h lp ph mi cú kh nng lm vic cỏc mụi trng khc nghit nh va chng c mi mũn, n mũn v chu nhit, ó la chn h lp ph kộp Al kt hp vi lp ph Ni-20Cr, lp ph Al gia tip giỏp nn thộp, lp ph Ni-20Cr trờn, kt hp x lý nhit Vi nhng lý nờu trờn, ti lun ỏn Nghiờn cu nh hng ca ch x lý nhit n cu trỳc, tớnh cht ca h lp ph kộp nhụm v hp kim Ni-20Cr trờn nn thộp ó c thc hin Ni dung v mc ớch nghiờn cu ca lun ỏn * Ni dung nghiờn cu: - Ti u ch x lý b mt nn thộp trc phun ph kim loi bng phng phỏp phun ht mi corindon - Ti u ch phun ph kim loi Al, Ni-20Cr theo tiờu xp thp nht bng cụng ngh phun ph h quang in - nh hng ca nhit , thi gian n cu trỳc, t chc t vi ca h lp ph kộp Al/Ni-20Cr - Tỡm c cỏc pha mi hỡnh thnh khuch tỏn ca cỏc lp ph, lp ph v thộp nn - ỏnh giỏ cỏc tớnh cht ca h lp ph kộp Al/Ni-20Cr trc v sau x lý nhit * Mc ớch nghiờn cu: - Ch to h lp ph kộp Al/Ni-20Cr cú cht lng cao, cú xp thp, cú kh nng bỏm dớnh tt trờn nn thộp - Chn c ch x lý nhit phự hp cho h lp ph kộp Al/Ni-20Cr - Xỏc nh cỏc tớnh cht c lý ca lp ph kộp Al/Ni-20Cr trc v sau x lý nhit: cng, kh nng chng mi mũn, kh nng chng n mũn í ngha khoa hc v nhng úng gúp mi ca lun ỏn - Chn c ch to nhỏm cú giỏ tr Rz cao nht: dựng cụng ngh phun ht mi (corindon) c ht #18, khong cỏch phun 100mm, ỏp lc khớ nộn 8atm, t c nhp nhụ b mt ( nhỏm) trờn nn thộp C45 l Rz =58,39 àm; trờn nn CT3 l Rz= 62,25 àm - Ti u ch phun ph Al v hp kim Ni-20Cr theo tiờu xp nh nht, bng cụng ngh phun ph h quang in trờn thit b OSU Hessler 300A (c): ch phun Al l P = 4,7 atm, U = 27,5 V, khong cỏch phun L = 200 mm, xp lp ph l 13,56%; ch phun hp kim Ni-20Cr: P = 3,5 atm, U = 26 V, khong cỏch phun L = 300 mm, xp lp ph l 10,96% - Kh nng bỏm dớnh ca lp ph Al trờn nn thộp ng vi ch phun ht mi tt nht (i vi cỏc mu cha x lý nhit): trờn nn thộp C45 l 14,9 MPa, trờn nn thộp CT3 l 16,29 MPa Ch x lý nhit phự hp cho lp ph kộp Al/Ni-20Cr l 550 600oC gi nhit khong gi - Lp ph kộp Al/Ni-20Cr sau x lý nhit nhit 550 600oC thi gian gi nhit gi, ti biờn gii gia lp ph, gia lp ph v nn thộp hỡnh thnh cỏc pha liờn kim mi cú cng cao (t 600 800 HV), chiu dy ti 35 45 m Lp ph sau x lý nhit cú h s ma sỏt nh v kh nng chng mi mũn tt hn cỏc mu cha x lý nhit, kh nng chng n mũn mụi trng axit (c th l H 2SO4 cú pH = 2) tt hn mu khụng x lý nhit - Phõn tớch EDS cho thy Al ó khuch tỏn sang lp ph Ni-20Cr v khuch tỏn vo nn thộp to thnh cỏc dung dch rn - Gin nhiu x XRD cho thy cỏc pha xut hin trờn biờn gii gia lp ph Ni-20Cr v Al l AlNi, Al4Cr, (AlNi + Al3Ni), Al3Ni, Al3Ni2, AlNi3 v Al4CrNi15 Cỏc pha liờn kim ti vựng biờn gii lp ph Al v nn thộp l FeAl3, AlFe3 v AlFe Cu trỳc ca lun ỏn Lun ỏn bao gm 114 trang Phn m u trang Chng Tng quan: 30 trang; Chng Thc nghim: 20 trang; Chng Kt qu v tho lun: 63 trang, ú cú 24 bng, 78 hỡnh; Phn kt lun: trang; Nhng úng gúp mi ca lun ỏn: trang; Danh mc cỏc cụng trỡnh cụng b ca tỏc gi: trang, vi cụng trỡnh cụng b, ú cú bi bỏo quc t, bi nc, ú cú bi bng ting Anh; Ti liu tham kho: 11 trang vi 109 ti liu CHNG TNG QUAN Chng trỡnh by tng quan nhng sau: Tỡnh hỡnh nghiờn cu ng dng phun ph nhit trờn th gii Tỡnh hỡnh nghiờn cu, ng dng cụng ngh phun ph nhit Vit Nam C s lý thuyt ca phun ph nhit: nguyờn lý cụng ngh phun ph nhit, mc ớch v phõn loi cụng ngh phun ph nhit, phng phỏp phun ph bng h quang in ỏp dng cho lun ỏn Cu trỳc v tớnh cht ca lp ph kim loi Vt liu nhụm v lp ph nhụm Vt liu crụm, niken v lp ph hp kim Ni-20Cr Lp ph kộp Ni-20Cr v Al: x lý nhit lp ph kộp Al/Ni-20Cr, tng tỏc gia lp ph Al vi nn thộp, quỏ trỡnh khuch tỏn Fe v Al, d oỏn cỏc pha to thnh v chuyn bin, tng tỏc gia lp ph Ni-20Cr vi lp ph nhụm T nghiờn cu tng quan cú th thy: cụng ngh phun ph h quang in cú th ch to c lp ph kộp Al/Ni-20Cr trờn nn thộp thụng dng C45 v CT3, vi lp ph Al c ph trc tip trờn nn thộp, lp ph Ni20Cr c ph lờn trờn lp ph Al + Lp ph Al cú kh nng bỏm dớnh tt trờn nn thộp, lp ph Ni-20Cr cú th bỏm dớnh tt trờn lp ph Al + Lp ph kộp Al/Ni-20Cr c x lý nhit thớch hp, ti biờn gii gia gia hai lp ph, gia lp ph Al v thộp nn cú th xy khuch tỏn to thnh cỏc pha mi lm tng c tớnh ca lp ph, gim xp, tng kh nng chng n mũn, bn mi mũn ca lp ph Tuy nhiờn, ti Vit Nam vic nghiờn cu sõu v cỏc lp phun ph nhit cũn rt ớt, cỏc nghiờn cu x lý nhit lp phun ph gim xp, tng bỏm dớnh, khuch tỏn gia cỏc lp ph, gia lp ph v vt liu nn cha c nghiờn cu nhiu c bit, vic nghiờn cu nh hng ca ch x lý nhit n cu trỳc, tớnh cht ca lp ph kộp Al/Ni-20Cr cha c nghiờn cu Cỏc nghiờn cu trc õy ch yu v cỏc lp ph riờng r cha qua x lý nhit Vỡ vy lun ỏn ny trung nghiờn cu cỏc cũn tn ti nờu trờn CHNG IU KIN V PHNG PHP THC NGHIM Cht lng lp phun ph nhit ph thuc vo nhiu yu t khỏc nh liờn quan n ch x lý b mt trc phun ph, thụng s cụng ngh phun ph, x lý nhit lp ph sau phun Cỏc yu t ny nh hng n tớnh cht c lý ca lp ph nh kh nng bỏm dớnh ca lp ph vi kim loi nn, xp, cng ca lp ph Lp ph sau phun c x lý nhit lm gim xp, kh b ng sut d, tng kh nng bỏm dớnh gia lp ph v kim loi nn xy quỏ trỡnh khuch tỏn vt liu, tng cng hỡnh thnh pha mi nghiờn cu cỏc tớnh cht c lý ca lp ph thỡ cn kt hp nhiu phng phỏp phõn tớch khỏc 2.1 Vt liu v mu nghiờn cu Mu thộp nn: Mu thộp nn nghiờn cu l thộp cacbon thụng dng C45 v CT3 cú kớch thc 50 x mm Cỏc mu thộp nn c chun b b mt theo tiờu chun ASTM G1 Lm sch du m v cỏc cht bn khỏc bng cỏch dựng vi sch tm dung mụi axeton lau sch b mt tm thộp, tip theo nhỳng tm thộp vo nc sch b mt c kh nt nhng cht bn cũn li Vt liu phun: Hp kim Ni-20Cr l loi vt liu tng i ph bin Vit Nam, c bit l di dng dõy lm in tr Nhụm l vt liu cng rt thụng dng Vit Nam, dõy nhụm thng c dựng lm lừi dõy cỏp in Hai loi vt liu phun ch to lp ph kộp ú l dõy Ni80Cr20 (Ni20Cr) v dõy Al, u cú ng kớnh mm (thớch hp vi u phun LD/U ca thit b phun h quang in OSU Hessler 300A) Thnh phn húa hc ca hai loi vt liu phun c a bng 2.2 Bng 2.2 Thnh phn húa hc c bn ca loi vt liu phun Loi dõy Al Ni-20Cr Al(%) 99 - [14] C(%) Si(%)