LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Người hướng dẫn khoa học: TS... LỜI CAM OAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ẦU .... Nhiệm vụ nghiên cứu ..... - Nghiên cứu tổng quan
Trang 2LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT
Người hướng dẫn khoa học: TS BÙI XUÂN CHIẾN
HÀ NỘI, 2016
Trang 3Trong qu h ậ i gặ hiề h h h g h s h g
ẫ hiệ h ủ PG Q ố Lậ L Mi h H i ặ g Q ố Khánh, g i s b h b ậ h h h
i i h Ng ễ Mi h ứ h L Hồ g h g g h i gi
h h i hi õ ề g iệ h ậ h h ủ hiế bị g
hò g hí ghiệ C b si h i Ng ễ Ng Li h (K56) L D Tùng (K56) H g hị h (K56) Ng ễ H g D g (K56) L V H i (K54) gi g h iệ i Phò g hí ghiệ L ệ i b
C ối g i i gửi i i gi h b bè g i h
b h g i h ế hí h gi i h hiệ ụ i ề
Tác giả
VŨ THỊ MỸ LINH
Trang 4trung th c và không trùng lặp v i ề tài khác
ề i “Nghiên cứu chế tạo vật liệu Niken xốp bằng phương pháp luyện kim
bột” c th c hiện bởi chính tác gi i s h ng dẫn của TS Bùi Xuân Chiến
Luậ h c công bố ở b t kỳ i nào
Nế s i i h hị h hiệ
Hà Nội, ngày 14 tháng 7 năm 2016
Tác giả
VŨ THỊ MỸ LINH
Trang 5LỜI CAM OAN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
MỞ ẦU 1
1 Lí do ch ề tài 1
2 Mụ í h ghi ứu 2
3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2
4 ối ng, ph m vi nghiên cứu 2
5 g g i 3
6 Ph g h ghi ứu 4
CHƯƠNG 1: ỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU XỐP 5
1 1 í h h h i ậ iệ ố 5
1.1.1 Tính ch t của m t số vật liệu xốp 5
1.1.2 Ph i ậ iệ ố 7
1 2 C h g h hế ậ iệ i i ố 8
1.2 2 Ph g h b h i 9
1 2 3 Ph g h iệ h 10
1 2 4 Ph g h ệ i b 11
1 2 4 1 hi ế h g h g 17
1.2.4.2 Ép nóng 17
Trang 61 3 1 Ứ g ụ g ố ủ ậ iệ g g ghiệ …………22
1 3 2 Nh g ứ g ụ g g í h hứ g 23
CHƯƠNG 2: VẬ LIỆU NIKEN XỐP 25
2.1 í h h ặ i ủ Ni e 25
2 2 Vậ iệ Ni e ố 25
2 2 1 h h h ghi ứ hế gi i 25
2 2 2 h h h ghi ứ g 28
2 3 Ph g h hế ậ iệ Ni e ố 28
CHƯƠNG 3: HỰC NGHIỆM 29
3 1 Q h hế ẫ Ni e ố 29
3 2 hiế bị h ghiệ 30
3 2 1 hiế bị é 30
3 2 2 hiế bị g 31
3 2 3 hiế bị hi ế 32
3 3 Ph g h ị h í h h ậ 32
3 3 1 Ph g h ỷ g ố 33
3 3 2 Ph g h bề é 35
3 3 3 Ph í h hi i iệ ử é ( EM) 36
CHƯƠNG 4: KẾ QUẢ VÀ HẢO LUẬN 39
4 1 Ả h h ở g ủ h g h ố ế í h h ủ Ni e ố 39
4 2 Ả h h ở g ủ é ế í h h ủ ậ iệ 43
Trang 7ÀI LIỆU HAM KHẢO 52
Trang 8B g 4 1: Kế ố ủ ẫ s hi ế 1000ᵒC g 1 gi i h
g h ố h h 39
B ng 4.2: Trình bày mối liên hệ gi xố bền 42
B ng 4.3: Kết qu xố bền của mẫu sau thiêu kết 1000ᵒC trong 1
gi 44
B g 4 4: Kế ố g ủ ẫ s hi ế ở hiệ h
h hi h g h ố 48
Trang 9H h 1 2: C ố hở 5
H h 1 3: Vậ iệ h g h 6
H h 1 4: Vậ iệ h 6
H h 1 5: Kí h h ố 7
Hình 1.6: b iế bằ g h g h ẩ hí 9
Hình 1.7: b iế i i ỏ g bằ g h si h hí 9
H h 1 8: Chế ậ iệ i i ố ừ g ị h i i i 10
H h 1 9: Q h hế ậ iệ i i ố bằ g 13
H h 1 10: ồ hi ế 14
H h 1 11: Mối hệ gi g hiệ 15
H h 1 12: ồ ủ hiế bị hi ế g iệ P s 20
H h 2 1: s h bề ố ủ b h g h hế 28
H h 3 1: ồ h g ghệ hế ậ iệ Ni e ố 29
Hình 3.2: Khuôn ép 30
H h 3 3: hiế bị é 31
H h 3 4: hiế bị g 31
Hình 3.5: hiế bị hi ế 32
H h 3 6: C iệ ử 33
H h 3 7: hiế bị bề é M 809 36
H h 3 8: M hi i iệ ử é 37
Trang 11MỞ ĐẦU
1 Lí do chọn đề tài
Vật liệu xốp và các lo i vật liệu xốp cao v i c u trúc ki u m ng
i c biế ến v i nhiều tính ch t h p dẫ h hối ng riêng r t th p hoặ thẩm th u khí và lỏng cao Vì lý do này mà vật liệu xố c sử dụng nhiề g ĩ h c kết c u hoặc nh ng ứng dụng mang tính chức n g chuyên biệt (ví dụ h g hoặ g) Việc nghiên cứu về vật liệu xốp hiện
g h h c nhiều s quan tâm trong c ĩ h c khoa h c và nh ng ứng dụng trong công nghiệp Vì lý do này mà vật liệu xố c sử dụng nhiề g ĩ h c kết c u hoặc nh ng ứng dụng mang tính chứ g chuyên biệt (ví dụ h g hoặ g)
Trong các lo i vậ i c l a ch n làm xố h Fe C C … h Ni
c biế ến v i tính ch t quan tr g bền hóa h c ngay c ở nhiệt
500o
C, bề ò i nhiều kim lo i i h bề h kim lo i màu khác
Vật liêu Niken xốp có nh ng tính ch ặ g h hối ng riêng
th p, th hí … H a, vật liệu Niken xốp v i nh ng ứng dụng
h : làm ch t xúc tác khi vận chuy n, b l c khí vật liệu, l c ch t lỏng, gá kẹp chân không, pin nhiên liệu, Chế t o vật liệu Niken xốp v i nh ng tính
g ặc biệt sẽ g ến nh ng ứng dụng m i h g i
Chế tao vật liệu xốp có nhiề h g h : Ph g h ện kim b t,
h g h h n ứng nhiệt t lan truyề h g h ồng kết tủ h g pháp sol-ge … Kh h g h h h g h ện kim b t là quá trình chế t o chi tiết từ b t kim lo i hoặc b t các h p ch t của kim lo i,
h g h ện kim b t có nh g i m khá rõ rệ h :
Trang 12- Nguyên liệ c sử dụng khá triệ , ít ph i gia công c t g t Vì h u
h h g hế liệ s gi i n gia công
- m b ồng b nh t của s n phẩm về thành ph n, tổ chức tế vi và tính ch t của s n phẩm
- Nghiên cứu tổng quan về vật liệu kim lo i xốp
- Nghiên cứu tổng quan công nghệ chế t o vật liệu kim lo i xốp hiện nay
- Quy trình chế t o vật liệu Niken xốp bằ g h g h ện kim b t
- Chế t o vật liệu Niken xốp ứng dụ g h iều hòa mini dùng cho tên lửa vác vai Theo kh o sát phân tích mẫu chuẩ òi hỏi vật liệu Niken xốp có
- h gi h o luận các kết qu nghiên cứu
4 Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu
- ối ng: Vật liệu Niken xốp
- Ph m vi ngiên cứu: Công nghệ chế t o vật liệu Niken xốp bằ g h g pháp luyện kim b t
Trang 146 Phương pháp nghiên cứu
- Ph g h ghi ứu lý thuyết
- Ph g h h c nghiệ : Ph g h ện kim b t
- C h g h h gi ặ g í h h t của vật liệu xốp
Trang 15CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU XỐP 1.1 Tính chất và phân loại vật liệu xốp
Trang 16í h h ố hở: Vậ iệ ố hở h hi h h 2 i: ậ iệ h ậ iệ h g h i h ỏ g
Trang 17- Vậ iệ ố : g ặ biệ ủ i g i i h g
ố g h h g h ị h C ố h g g ò h biệ i nhau
- Vậ iệ ố g b : ũ g g ặ biệ h ủ
i g i hởi ừ b i i ỏ g h h
h i h h ị h Nh g g í g ò h ặ hiề ặ bị h i g biệ i h bởi h g g ỏ g
- Vậ iệ ố g : g h h h i h giố g h kim lo i ố i g i h g ở g h g hổ g ở ối iề h
Trang 18Ng i ò h h i ậ iệ ố he í h h ủ ậ iệ : ậ
iệ i i ố ậ iệ gố ố
1.2 Các phương pháp chế tạo vật liệu kim loại xốp
Hiệ hiề h g phá hế ậ iệ ố g
số h g h g h h g ỹ h ậ sử ụ g g b
h ỏ g h ặ h ỏ g h g i h g h g h hiế ế ặ biệ bởi iệ ố h g í h h ặ g ủ
Trang 19Hình 1.7: Tạo bọt trực tiếp kim loại lỏng bằng chất sinh khí [9]
1.2.2 Phương pháp bay hơi
B ố i i ũ g ừ i i h ặ h h i
i ở h hí (h h 1 8) M sẵ ở g g ị h
h h h s hẩ i i ố s Ví ụ h g h g
b e h e g i h ặ h g ố sẵ bằ g e g
Trang 20Hình 1.8: Chế tạo vật liệu kim loại xốp từ dung dịch ion kim loại [6]
1.2.3 Phương pháp điện hóa
Trang 21Ph g h iệ h g hế b i i C Ni h kim Ni - C Ng i hế h g b ố Ni Ni - Cr theo
Trang 22Kh i h g h ệ i h g h g hế i i
h i bằ g h h ồi ế i h g h h h g ghệ ệ i b sử ụ g b i i h g iệ b ồi é
hi ế h h h g ố Vậ ố s hẩ ừ b
h i i 3 g hí h h s :
- b i i h h i h h h g i
Trang 23Hình 1.9: Quy trình chế tạo vật liệu kim loại xốp bằng
phương pháp luyện kim bột
S n phẩm
Trang 24h c ủ ậ iệ s hi ế [8 h ổi í h h ế ủ hiề h h : h ế h bề ặ h ế h bi h b h i
Trang 26Q: N g g h h K: Hệ số ỷ ệ h ế h Gi ị ủ K hụ h s h
Trang 28hi iệ g ò h ứ g h h he g h h ế h
ỹ h ậ ứ g ụ g ế hối b i i Kỹ h ậ HIP g i
ò g g g ghiệ hế ậ iệ i i i iế gố
ặ biệ B gi h h ậ iệ ử bằ g ỹ h ậ HIP ỹ
h ậ h ứ g ụ g g g h h g h g ũ ụ ế HIP ở h g ụ g ứ g ụ g h h g i ậ iệ sử ụ g
Trang 29h g biế g ở hiệ ế hối h h b hi
g
1.2.4.3 Thiêu kết xung điện plasma
Kỹ h ậ hi ế g iệ s ( P ) ỹ h ậ g ối
i i h hé h ẩ bị ẫ ậ iệ ậ ở g i hiệ hi
Trang 30g ghệ P h i h b sử ụ g i hiề hò g hí ghiệ ghi ứ ặ biệ i Nhậ B ồ ủ hiế bị hi ế g iệ s bi hị ở h h 1 12 i :
Hình 1.12: Sơ đồ cấu trúc của thiết bị thiêu kết xung điện Plasma
B hậ hi ế g iệ g b hậ ủ hiế bị é g h g
h g ghĩ b h é é ụ ( he 2 ặ ụ ) é h iề hi h ổi g
h hi ế Ở hiế bị é g hiệ si h bởi h ử h hiệ
Trang 31ề hiệ ( h ẫ hiệ ) h b hi ế hệ ố g hiệ
hố g g i bằ g Dò g iệ hiề h si h bởi b g g iệ h g h i gi số g i h h 3 3 s ố
g g g ị h i gi h h ổi h g h g h i xung h sử ụ g là 12:2 có ghĩ 12 g ò g hiề h
Trang 32• Nhiề ậ iệ h ế hối i hiệ hi ế h h hiề s i h g h gi hiệ h g h g khác
1.3 Ứng dụng của vật liệu xốp
Vậ iệ ố ặ í h hẹ h g hẩ h ố h g ẫ hiệ h Ng ậ iệ ố ứ g ụ g g g hiề g i
ĩ h ủ i số g bởi h g í h h h ặ biệ ủ Nhiề ứ g
ụ g òi hỏi ậ iệ ừ ố i ừ ố ở hí h ặ h
1.3.1 Ứng dụng cấu trúc xốp của vật liệu trong công nghiệp
Ngày nay, i h g i ổi bậ ủ h ậ iệ ố
ứ g ụ g g ối g i g g ghi số g i h ố phòng
- g g ghiệ : h g g g g ề
ủ ẫ ế g g e h i ặ g h g hiề g h ghĩ g ứ i hụ g g iề i i i g ố
ặ biệ ở h g g h g ghiệ h i h Ch  Nhậ B g i ò g ố gi hiề i ủ e h i h g gi
Trang 33- Vậ iệ ố ũ g ứ g ụ g h hiề g g h g ghiệ h h g h g s g ế g s ụ g ụ
Trang 34ủ ụ g ụ h ứ g i h hử gi i i i i ề ủ b
- g iệ h: C h i g ụ g ụ hứ h h g
ụ g ụ gi i h h h g h ỏ g ở g h ề phù, i hứ h i gi i h h g h hí ( í ụ h
hí h i ủ g iese ) Ứ g ụ g òi hỏi ậ iệ h i
Trang 35CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU NIKEN XỐP 2.1 Tính chất và đặc điểm của Niken
Niken có 2 d ng thù hình là Ni- và Ni-β Ni-α ậ h g hối khi ở nhiệ g ≤ 250ºC và Ni- ậ h g ặ ổ ị h hi ở hiệ > 250ºC
⁄ (2.1)
Ng ậ iệ Ni e hiề ứ g ụ g g g
số g h g g hệ hố g ử hế biế h hẩ g ghiệ g g g ghiệ h h g ghiệ h g h g i h iệ
iệ ử i h iệ si h g ứ g ụ g ủ Ni e g b ổi hiệ h hụ g g ậ iệ g h hẹ vậ iệ hí h
ỏ g ậ iệ iệ í h bề ặ hối g hỏ h g
ẫ í h h g ủ i i Ni e ừ iệ ghi ứ
ậ iệ Ni e ố b g i hế gi i
2.2 Vật liệu Niken xốp
2.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
V iệ i i ố hiệ g i i h g ghi ứ
h i Hiệ g h g 150 hế gi i iệ
Trang 36ĩ h i i ố h g số ậ g ghi ứ í h
h ặ i ủ Nhiề g h h g ghi
ứ h i hế ậ iệ bởi ứ g ụ g g ủ g
g ghiệ h h g hẹ si h b iệ h hiế bị ổi hiệ
Ngoài ra, Ni e g h h b i NH4HCO3 và BaCl2 g hế
iệ i ũ g iế h h hí ghiệ g ghi ứ ủa Sten B
và các c ng s 1979 Trong thí nghiệ ũ g h h y rằ g xốp mẫu t lệ nghịch v i l é g h cứ g xốp của các mẫu
c từ 88,2% ến 92,7% [7]
M t trong nh ng nghiên cứu quan tr ng nh t, tác gi Victo A.Tracey
g ồng nghiệ (A h 1986) h s xốp của c u trúc mẫu b t Niken sau thiêu kết bằ g h i h g h : h g h ổ g n và
h g h hi ết không ép khối Ở gi h o sát hai thông số
củ h g h ổ g h ổi nhiệ thiêu kế g ng
ch t t o l xốp [10]
- Ph g h ở g b b (slurry):
Trang 37+ h ổi nhiệ thiêu kết: mặc dù các công trình nghiên cứ c
h ra rằng nhiệ thiêu kết tối ở trong kho ng 950ᵒC ến 1000ºC,
ố h g 81% h g g ghi ứ gi gi hiệ hi ế ố g 650ᵒC ế 800ºC ố 84% ế 85% hi gi hiệ hi ế g ố ũ g hiế ứ g ủ
ậ iệ gi h ừ 33% ế 60% ở hiệ 850ºC ố g ế 650ºC
gi ũ g h s hi ế ở hiệ 550ºC h g ế h h s
ế hối ế ở 650ºC hông s ế hối ẫ ở 550ºC
+ g ng ch t t o xốp (spacing agent): bằ g iệ sử ụ g h
ố ế 88% h í h gi gi g hiệ hi ế (980ºC)
h ổi % h í h h ố ừ 28% ế 88%( ~ 5% ế 50% hối g) ừ ế h h h ố ệ h ậ i % hối