Đề cương bài giảng vật liệu cơ nhiệt lạnh

Ch-ơng 1: Cấu tạo kim loại hợp kim 1.1 Cấu tạo mạng tinh thể kim loại nguyên chất 1.1.1 Các đặc tính kim loại 1.1.1.1 Định nghĩa kim loại Kim loại vật thể sáng, có độ dẻo cao nên có tính gia công tạo hình biến dạng tốt (rèn, dập, cán, kéo ), có tính dẫn điện dẫn nhiệt tốt 1.1.1.2 Cấu tạo nguyên tử kim loại Nguyên tử hệ thống bao gồm: Hạt nhân mang điện d-ơng điện tử (electron) bao quanh mang điện âm mà trạng thái bình th-ờng đ-ợc trung hoà điện Hạt nhân gồm prôtôn (điện tích d-ơng) nơtrôn (không mang điện) Các điện tử phân bố quanh hạt nhân tuân theo mức l-ợng từ thấp đến cao 1.1.1.3 Phân loại kim loại - Kim loại đen: Thép gang - Kim loại màu: Au, Ag, Al, Cu, Zn 1.1.2 Cấu tạo mạng tinh thể lý t-ởng - chất rắn tinh thể 1.1.2.1 Khái niệm mạng tinh thể Khái niệm chung Trong chất rắn tinh thể nguyên tử có vị trí hoàn toàn xác định với nguyên tử bên cạnh hay gần - trật tự gần, với nguyên tử khác xa - trật tự xa Do có xếp trật tự nên chất rắn tinh thể có cấu trúc tinh thể đ-ợc xác định kiểu mạng tinh thể, tức nguyên tử đ-ợc xếp thành hàng lối với qui luật định Nối tâm ng-yên tử (ion) xếp theo qui luật đ-ờng thẳng t-ởng t-ợng cho ta hình ảnh mạng tinh thể, nơi giao đ-ờng thẳng đ-ợc gọi nút mạng VD H1.1 trình bày phần mạng tinh thể với kiểu xếp nguyên tử nằm đỉnh hình lập ph-ơng (ở không cần vẽ hết mạng tinh thể gồm nguyên tử, tuân theo qui luật hình học vị trí nút hoàn toàn xác định sở tịnh tiến theo ba chiều đo) Nút mạng đ-ợc coi nh- điểm mạng, t-ơng ứng có nguyên tử (ion) nh- mạng tinh thể KL H 1.1 Cấu trúc mạng tinh thể lập ph-ơng (đơn giản) Do có xếp trật tự (qui luật, lặp lại theo ba chiều không gian) nên theo ph-ơng khác hình thái xếp mật độ nguyên tử khác nhau, tạo nên tính dị h-ớng hay có h-ớng Ô sở Ta biểu diễn mạng tinh thể với nguyên tử Trong mạng tinh thể với chất điểm (ion, nguyên tử, phân tử) xếp theo trật tự, có quy luật tìm đ-ợc hình không gian nhỏ đặc tr-ng cho quy luật xếp gọi ô sở Nh- mạng tinh thể lập ph-ơng (đơn giản) H1.2 đ-ợc đặc tr-ng, biểu thị cách đầy đủ hình (khối) lập ph-ơng Khi trình bày kiểu mạng tinh thể ta cần đ-a ô sở đủ H1.2 Ô sở hệ toạ độ Ô sở đ-ợc xây dựng ba vectơ đơn vị a, b, c t-ơng ứng với ba trục toạ độ Ox, Oy, Oz đặt ba cạnh ô nh- H1.2 Mô đun ba vectơ a, b, c kích th-ớc ô sở gọi số mạng hay thông số mạng, chúng đặc tr-ng cho nguyên tố hoá học hay đơn chất Các góc , , hợp vectơ đơn vị 1.1.2.2 Mật độ nguyên tử Ta quan niệm nguyên tử (ion) nh- cầu dù xếp chặt đến đâu đặc kín hoàn toàn, cần có khái niệm mật độ nguyên tử nhiều tập tính, hành vi (nh- khả hoà tan) tính chất (đặc biệt tính) liên quan đến khái niệm Mật độ xếp Mức độ dày đặc xếp nguyên tử đ-ợc đánh giá chủ yếu qua mật độ xếp Mật độ xếp theo ph-ơng (chiều dài) Ml, theo mặt Ms hay mạng Mv đ-ợc xác định theo công thức: Ml = l / L; Ms = s / S; Mv = v / V; Trong đó: - l, s, v lần l-ợt chiều dài, diện tích, thể tích bị nguyên tử (ion) chiếm chỗ, - L, S, V lần l-ợt tổng chiều dài, diện tích, thể tích đem xét Số xếp Số xếp (còn gọi số phối trí số toạ độ) số l-ợng nguyên tử cách gần nguyên tử cho Số xếp lớn chứng tỏ mạng tinh thể dày đặc Lỗ hổng Lỗ hổng không gian trống bị giới hạn hình khối nhiều mặt mà đỉnh khối tâm nguyên tử, ion nút mạng Kích th-ớc lỗ hỏng đ-ợc đánh giá đ-ờng kính hay bán kính cầu lớn đặt lọt vào không gian trống Hình dạng, kích th-ớc lỗ hổng phụ thuộc vào cấu trúc (kiểu) mạng Kích th-ớc lỗ hổng đóng vai trò định cho phép nguyên tử khác loại hoà trộn vào, đặc biệt kim vào KL 1.1.2.3 Các kiểu mạng tinh thể điển hình (KL nguyên chất) Lập ph-ơng tâm khối A2 H1.3 Ô sở mạng lập ph-ơng tâm khối (a, b, c) Ô sở hình lập ph-ơng với cạnh a, nguyên tử (ion) nằm đỉnh trung tâm khối nh- biểu diễn H1.3 a, b c Tuy phải vẽ tới nguyên tử để biểu thị cho ô, song thuộc ô có: nv = đỉnh 1/8 + = nguyên tử (mỗi nguyên tử đỉnh thuộc ô bao quanh nên thuộc ô xét 1/8, nguyên tử trung tâm khối thuộc ô xét) Trong mạng nguyên tử xếp xít theo ph-ơng đ-ờng chéo khối < 111 >, nh- mặt hình học dễ dàng nhận thấy: - Đ-ờng kính dng.t bán kính rng.t lần l-ợt a.31/2/2 a.31/2/4, - Mỗi nguyên tử mạng đ-ợc bao quanh nguyên tử gần với khoảng cách ngắn nhắt a.31/2/2 (và nguyên tử t-ơng đối gần với khoảng cách a), nên có số xếp (hay biểu thị + 6) Các KL có kiểu mạng Fe, crôm, môlipđen, vonfram với số mạng a lần l-ợt 0,2866; 0,2884; 0,3147; 0,3165 nm Mạng ph-ơng tâm khối khác mạng A2 a = b c, hay nói cách khác có hai thông số mạng a c, tức c/a 1, kiểu mạng mactenxit th-ờng gặp nhiệt luyện (tôi) đ-ợc trình bày ch-ơng Lập ph-ơng tâm mặt A1 H1.4 Ô sở mạng lập ph-ơng tâm mặt (a, b, c) Khác với kiểu mạng A2 thay cho nguyên tử nằm trung tâm khối nguyên tử nằm trung tâm mặt bên, nh- biểu diễn H1.4 a, b c Tuy phải dùng 14 nguyên tử để biểu thị cho ô, song thuộc ô có: nv = đỉnh 1/8 + mặt 1/2 = nguyên tử Trong mạng nguyên tử xếp xít theo ph-ơng đ-ờng chéo mặt < 110 >, nh- mặt hình học dễ dàng nhận thấy: - Đ-ờng kính dng.t bán kính rng.t lần l-ợt a 21/2 / a 21/2 / 4, - Mỗi nguyên tử đ-ợc bao quanh 12 nguyên tử gần với khoảng cách a.21/2/ 2, nên có số xếp 12 Nhiều KL điển hình có kiểu mạng này: sắt (Fe ), niken, đồng, nhôm với số mạng a lần l-ợt 0,3656; 0,3524; 0,3615; 0,4049 nm; có chì, bạc, vàng Mạng sáu ph-ơng xếp chặt A3 H1.5 Ô sở mạng sáu ph-ơng xếp chặt (a, b, c) Ô sở khối lăng trụ lục giác (gồm lăng trụ tam giác đều), nguyên tử nằm 12 đỉnh, tâm hai mặt đáy tâm ba khối lăng trụ tam giác cách nh- biểu diễn H1.5 a, b, c Để biểu thị ô cần tới 17 nguyên tử, song thực tế thuộc ô có: nv = 12 đỉnh 1/6 + mặt 1/2 + = nguyên tử Trong mạng nguyên tử xếp xít theo mặt đáy (0001) [hiểu mặt gồm nguyên tử song song với mặt đáy mặt đáy (0001) này] đáy lại chồng khít vào khe lõm mặt đáy tr-ớc tạo nên - Nếu tỉ số c/a nằm khoảng 1,57 - 1,64 mạng đ-ợc coi xếp chặt, - Khi tỉ số c/a nằm khoảng mạng đ-ợc coi không xếp chặt Trong tr-ờng hợp xếp xít chặt nguyên tử có 12 nguyên tử bao quanh gần với khoảng cách a, nên có số xếp 12 Còn tr-ờng hợp không xếp xít chặt có số xếp + Các KL có kiểu mạng thông dụng là: - Titan ( Ti ) với a = 0,2951 nm, c = 0,4679 nm, c/a = 1,5855 (xếp chặt), - Magiê với a = 0,3209 nm, c = 0,5210 nm, c/a = 1,6235 (xếp chặt), - Kẽm với a = 0,2664 nm, c = 0,4945 nm, c/a = 1,8590 (không xếp chặt) 1.1.2.4 Dạng thù hình Thù hình hay đa hình tồn hai hay nhiều cấu trúc mạng tinh thể khác nguyên tố hay hợp chất hoá học, cấu trúc khác biệt đ-ợc gọi dạng thù hình theo chiều nhiệt độ tăng đ-ợc ký hiệu lần l-ợt chữ Hy lạp , , , , , Quá trình thay đổi cấu trúc mạng từ dạng thù hình sang dạng thù hình khác đ-ợc gọi chuyển biến thù hình Thù hình t-ợng thuộc chất số nguyên tố hợp chất, thể rõ số VL th-ờng dùng: thép, gang (trên sở sắt), cacbon với ứng dụng quan trọng Các yếu tố dẫn đến chuyển biến thù hình th-ờng nhiệt độ, sau áp suất VD sắt: D-ới 9110C gọi Fe từ 13920C đến nhiệt độ chảy 15390C gọi Fe tồn mạng A2; khoảng nhiệt độ lại 911ữ13920C gọi Fe tồn mạng A1 Khi chuyển biến thù hình kèm theo thay đổi thể tích (nở hay co) tính VD: nung nóng sắt qua 9110C sắt co lại đột ngột (do tăng mật độ xếp từ 68 lên 74% chuyển từ Fe Fe) hoàn toàn ng-ợc lại làm nguội (điều trái với quan niệm th-ờng gặp nung nóng nở ra, làm nguội co lại) 1.1.3 Cấu tạo mạng tinh thể thực tế 1.1.3.1 Sai lệch mạng tinh thể Các cấu trúc tinh thể trình bày cấu trúc tinh thể lý t-ởng Trong thực tế 100% nguyên tử nằm vị trí quy định, gây nên sai hỏng đ-ợc gọi sai lệch mạng tinh thể hay khuyết tật mạng, gây nên ảnh h-ởng xấu tính d-ới tác dụng ngoại lực Phụ thuộc vào kích th-ớc ba chiều không gian, sai lệch mạng chia thành: điểm, đ-ờng mặt Sai lệch điểm Là loại sai lệch có kích th-ớc nhỏ (cơ kích th-ớc nguên tử) theo ba chiều không gian, có dạng bao quanh điểm (H1.16) - Nút trống nguyên tử xen kẽ H1.6 Các dạng sai lệch điểm: nút trống nguyên tử xen kẽ (a) nguyên tử tạp chất (b) Trong tinh thể, nguyên tử bị dao động nhiệt quanh vị trí quy định gọi vị trí cân Do ba động nhiệt (phân bố l-ợng không đều) số nguyên tử có l-ợng cao, biên độ dao động lớn có khả bứt khỏi nút mạng để lại nút nguyên tử gọi nút trống Sau rời khỏi nút mạng, nguyên tử chuyển sang vị trí xen kẽ nút mạng trở thành nguyên tử xen kẽ (H1.6a) Mật độ nút trống phụ thuộc vào nhiệt độ, tăng nhanh theo nhiệt độ có giá trị lớn chảy lỏng Nút trống có ảnh h-ởng đến chế tốc độ khuếch tán KL HK trạng thái rắn - Nguyên tử tạp chất Trong thực tế có Vật liệu Kim loại tuyệt đối (th-ờng đạt tới 99,99 hay 99,999%) Phụ thuộc vào kích th-ớc, nguyên tử lẫn vào - th-ờng gọi tạp chất, thay nguyên tử nút mạng xen vào nút (khác với loại tự xen kẽ) nh- H1.16b Do khác đ-ờng kính nguyên tố tạp chất nên thay cho làm cho mạng giãn nở hay co lại gây nên sai lệch có dạng bao quanh điểm Còn tự xen kẽ làm giãn kích th-ớc lỗ hổng nhỏ đ-ờng kính nguyên tử Các nguyên tử xung quanh lỗ hổng có khuynh h-ớng xích lại gần Trong nhiều tr-ờng hợp ng-ời ta chủ động tạo dạng sai lệch cách đ-a thêm l-ợng đáng kể nguyên tố (cấu tử) thứ hai vào (xem ch-ơng 3) Sai lệch đ-ờng Là loại có kích th-ớc nhỏ (cỡ kích th-ớc nguyên tử) theo hai chiều lớn theo chiều thứ ba - tức có dạng đ-ờng (thẳng, cong, xoáy trôn ốc) Cũng coi sai lệch đ-ờng tập hợp sai lệch điểm - song lệch - Lệch biên H1.7 Các dạng sai lệch đ-ờng Sai lệch mặt Là loại sai lệch có kích th-ớc lớn theo hai chiều đo nhỏ theo chiều thứ ba, có dạng mặt (có thể mặt phẳng, cong hay uốn l-ợn) Có dạng điển hình sai lệch mạng là: - Biên giới hạt siêu hạt, - Bề mặt tinh thể 1.1.3.2 Đơn tinh thể đa tinh thể Đơn tinh thể Nếu chất rắn tinh thể khối mang đồng tức có kiểu mạng số mạng nh- ph-ơng không đổi h-ớng toàn thể tích đ-ợc gọi đơn tinh thể (H1.8a) Trong thiên nhiên tìm đ-ợc số khoáng vật tồn d-ới dạng đơn tinh thể Chúng có bề mặt nhẵn, hình dáng xác định, mặt phẳng nguyên tử giới hạn (th-ờng mặt xếp chặt nhất) Các đơn tinh thể KL không tồn tự nhiên, muốn có phải dùng công nghệ nuôi đơn tinh thể Đơn tinh thể có tính chất rắt đặc thù dị h-ớng theo ph-ơng mật độ xếp chặt nguyên tử khác Trong sản xuất khí hầu nh- không sử dụng đơn tinh thể, sử dụng rộng rãi công nghiệp điện tử dạng bán dẫn Đa tinh thể Trong thực tế gặp Vật liệu đa tinh thể Đa tinh thể gồm nhiều (đơn) tinh thể nhỏ (cỡ m) đ-ợc gọi hạt tinh thể hay đơn giản hạt, chúng có cấu trúc thông số mạng song ph-ơng lại định h-ớng khác (mang tính ngẫu nhiên) liên kết với qua vùng ranh giới đ-ợc gọi biên giới hạt (H1.8b) H1.8 Mô hình đơn tinh thể (a), đa tinh thể (b) Có thể thấy rõ cấu trúc đa tinh thể hay hạt qua tổ chức tế vi (ảnh thấy đ-ợc qua kính hiển vi, th-ờng quang học) 1.2 Sự kết tinh hình thành tổ chức kim loại 1.2.1 Điều kiện xảy kết tinh 1.2.1.1 Cấu trúc trạng thái lỏng Chất lỏng có trật tự gần (không có trật tự xa), nghĩa có nhóm nguyên tử xếp trật tự, chúng trạng thái cân động tức có khả tồn thời gian ngắn, nhanh chóng tan lại tạo thành chỗ khác Dạng tồn nh- cho thấy mặt cấu trúc trạng thái lỏng gần trạng thái tinh thể trạng thái khí, điều giúp kết tinh (tạo nên mạng tinh thể hạt) cách dễ dàng 1.2.1.2 Biến đổi l-ợng khí kết tinh Sự biến đổi l-ợng định chiều h-ớng chuyển biến (nh- phản ứng hoá học, chuyển pha, kết tinh) Động lực thúc đẩy để chuyển trạng thái xảy theo chiều hướng giảm l-ợng dự trữ - chuyển động nguyên tử, phân tử, ion - đ-ợc đặc tr-ng đại l-ợng đ-ợc gọi l-ợng tự F (vì không đo đ-ợc giá trị tuyệt đối nên biểu thị F) Năng l-ợng tự trạng thái phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ H 1.9 biểu thị biến đổi F trạng thái lỏng rắn (tinh thể) theo nhiệt độ: - Ơ nhiệt độ T > Ts vật thể tồn trạng thái lỏngvì l-ợng tự trạng thái lỏng nhỏ rắn, F1 < Fr , kết tinh ch-a xảy - Ơ nhiệt độ T < Ts vật thể tồn trạng thái tinh thể Fr < F1 Nh- vậy, làm nguội qua Ts (tại F1= Fr) có chuyển trạng thái từ lỏng sang tinh thể, tức xảy kết tinh, nên Ts đ-ợc gọi nhiệt độ kết tinh (hay nóng chảy) nh-ng có tính lý thuyết Nói nh- điều kiện thông th-ờng, nhiệt (T = Ts) làm nguội ch-a xảy kết tinh, nung nóng ch-a xảy nóng chảy hai trạng thái lỏng rắn cân nhau, tức cẫn trì trạng thái ban đầu H1.9 Sơ đồ biến đổi l-ợng tự trạng thái rắn, lỏng phụ thuộc vào nhiệt độ Vì kết tinh xảy nhiệt độ thấp nhiệt độ kết tinh (lý thuyết)Ts khoảng định để Fr < F1 cách rõ rệt Đó điều kiện xảy kết tinh 1.2.1.3 Độ nguội Hiệu số nhiệt độ kết tinh lý thuyết Ts nhiệt độ kết tinh thực tế Tkt độ nguội T: T = Ts - Tkt Vậy điều kiện kết tinh phát biểu là: kết tinh xảy với độ nguội Độ nguội thay đổi từ nhỏ ( từ 20C ) đến lớn (hàng chục đến hàng trăm 0C ) tuỳ theo tốc độ làm nguội kết tinh chậm hay nhanh Vì có nhiệt độ kết tinh thực tế nói chung (cho tr-ờng hợp), VD: với KL, nhiệt độ kết tinh thực tế khuôn cát cao khuôn KL T-ơng tự nung nóng: nóng chảy thực tế xảy nhiệt độ Tc > Ts, độ chênh lệch chúng gọi độ nung 1.2.2 Hai trình kết tinh Tại nhiệt độ T < Ts kết tinh xảy đ-ợc nhờ hai trình nối tiếp xảy tạo mầm phát triển mầm 1.2.2.1 Tạo mầm Tạo mầm trình sinh phân tử rắn có cấu trúc tinh thể tức nhóm trật tự gần (luôn có sẵn KL lỏng) với kích th-ớc đủ lớn, đ-ợc cố định lại, chúng không bị tan nh- tr-ớc mà phát triển lên nh- trung tâm tinh thể (hạt) Có hai loại mầm: Mầm tự sinh: Là tạo mầm từ KL lỏng đồng trợ giúp phần tử rắn có sẵn Lúc nhóm nguyên tử trật tự gần có kích th-ớc đủ lớn r rth (với giả thiết chúng khối hình cầu bán kính r) mà theo tính toán nhiệt động học, r th (bán kính tới hạn mầm) đ-ợc tính theo công thức: rth = / fv đó: - sức căng bề mặt rắn lỏng fv - độ chênh l-ợng tự (F1 - Fr) tính cho đơn vị thể tích Một r nhóm trật tự gần trở nên ổn định, không bị tan đi, phát triển lên thành hạt Đó mầm tự sinh Khi kết tinh nhiệt độ thấp, độ nguội T lớn fv lớn, rth nhỏ; đồng nghĩa với có nhiều nhóm trật tự gần có sẵn chất lỏng dễ dàng thoả mãn điều kiện kích th-ớc nên có nhiều mầm Mầm ký sinh: Là tạo thành mầm bề mặt phân tử rắn có sẵn KL lỏngkhông đồng dạng tạo mầm thực tế đơn giản nhiều Thực tế KL nguyên chất luôn có tạp chất phân tử rắn khó chảy sản xuất tránh đ-ợc lẫn vào phân tử rắn khác nh-: bụi t-ờng lò, bụi than, bụi chất sơn khuôn thành khuôn Mầm (nhóm trật tự gần có sẵn KL lỏng) gắn lên bề mặt có sẵn theo mặt t-ơng thích (có cấu trúc giống nhau), sức căng bề mặt chúng (giữa hai chất rắn) nhỏ nhiều mầm KL lỏng (giữa lỏng rắn), nên giá trị rth đòi hỏi nhỏ đi, tạo điều kiện dễ dàng cho tạo mầm Thực tế nhiều tr-ờng hợp ng-ời ta cố ý tạo đ-a phần tử rắn vào để giúp cho trình kết tinh 1.2.2.2 Phát triển mầm H1.10 Các trục nhánh (a) tinh thể nhánh (b) 1.2.3 Sự hình thành hạt Hạt yếu tố quan trọng tổ chức tinh thể, ta xét hình thành hạt nh- sau 1.2.3.1 Tiến trình kết tinh Ta hình dung kết tinh nh- tiếp nối liên tục hai trình trên: H1.11 Quá trình tạo mầm phát triển theo thời gian Trong mầm sinh tr-ớc phát triển lên KL lỏng tiếp tục sinh mầm mới, trình xảy nh- mầm đến gặp KL lỏng hết, cuối đ-ợc tổ chức đa tinh thể gồm hạt Ta thấy: - Từ mầm tạo nên hạt - Các hạt xuất phát từ mầm sinh tr-ớc có nhiều thời gian KL lỏng bao quanh, có điều kiện phát triển nên hạt to hơn; hạt từ mầm sinh sau nhỏ hơn, nên hạt có kích th-ớc hoàn toàn đồng - Do mầm định h-ớng không gian cách ngẫu nhiên nên ph-ơng mạng hạt cạnh không đồng h-ớng, lệch làm xuất vùng biên giới hạt với mạng tinh thể bị xô lệch 1.2.3.2 Hình dạng hạt Do t-ơng quan tốc độ phát triển mầm theo ph-ơng mà hạt tạo nên có hình dạng khác nhau, số dạng hạt th-ờng gặp: - Khi tốc độ phát triển theo ph-ơng, hạt nhận đ-ợc có dạng đa cạnh hay cầu - Khi tốc độ phát triển mạnh theo hai ph-ơng (tức theo mặt đó), hạt có dạng tấm, lá, phiến nh- grafit gang xám - Khi tốc độ phát triển mạnh theo ph-ơng đó, hạt có dạng đũa, cột, hình trụ - Dạng tinh thể hình kim (đầu nhọn) tồn số tr-ờng hợp (khi nhiệt luyện) 1.2.4 Các ph-ơng pháp tạo nhỏ hạt đúc Th-ờng VLKL sử dụng có hạt nhỏ mịn cho tính cao đặc bịêt độ dai 1.2.4.1 Nguyên lý Kích th-ớc hạt phụ thuộc t-ơng quan hai trình kết tinh tạo mầm phát triển mầm Số mầm đ-ợc tạo nhiều hạ nhỏ, nh-ng mầm phát triển nhanh hạt lớn Bằng thực nghiệm xác định kích th-ớc hạt A: A = 1,1 (v/ n)3/4 Trong đó: n tốc độ sinh mầm đơn vị thời gian (/s) v tốc độ phát triển theo chiều dài mầm Vậy nguyên lý tạo hạt nhỏ đúc (cũng nh- chuyển pha) tăng tốc độ sinh mầm n giảm tốc độ phát triển dài v mầm 1.2.4.2 Các ph-ơng pháp làm hạt nhỏ đúc Tăng độ nguôị Khi tăng độ nguội T, tốc độ sinh mầm n tốc độ phát triển dài v mầm tăng (H1.12) H1.12 ảnh h-ởng độ nguội đến n v Để tăng T, đúc phải làm nguội nhanh, có ph-ơng pháp: - Làm nguội khuôn cát ph-ơng pháp đúc nguội chậm nhất, khuôn đ-ợc sấy khô - Thay VL làm nguội KL nh- gang, thép, đồng có tính dẫn nhiệt cao làm tốc độ nguội tăng lên - Làm nguội thêm khuôn KL n-ớc Biến tính Biến tính ph-ơng pháp cho vào KL lỏng tr-ớc rót khuôn l-ợng nhỏ (nó không ảnh h-ởng đến thành phần hoá học) chất đặc biệt đ-ợc gọi chất biến tính có tác dụng làm nhỏ hạt, chí thay đổi hình dạng Cơ chế nhỏ hạt chất biến tính nh- sau: Khi hoà tan vào KL lỏng kết hợp với tạp chất khí hoà tan để tạo hợp chất khó chảy, không tan, dạng phân tử rắn nhỏ, lơ lửng, phân tán thể tích, chúng giúp cho tạo mầm ký sinh 1.2.5 Cấu tạo tinh thể thỏi đúc 1.2.5.1 Ba vùng tinh thể thỏi đúc Một thỏi thép đúc điển hình (H1.13), từ vào có ba vùng tinh thể lần l-ợt sau: H1.13 Ba vùng tinh thể thỏi đúc Vỏ lớp hạt nhỏ đẳng trục Ban đầu KL lỏng tiếp xúc với thành khuôn nguội nên đ-ợc kết tinh với T lớn, cộng thêm tác dụng tạo mầm bề mặt khuôn nên hạt tạo thành nhỏ mịn Do thành khuôn có độ nhấp nhô (nhờ chất sơn khuôn) mầm phát triển theo ph-ơng ngẫu nhiên, nên trục hạt phát triển theo phía 2.Vùng lớp hạt t-ơng đối lớn theo hình trụ kéo dài vuông góc với thành khuôn, thành khuôn bắt đầu nóng lên, KL lỏng kết tinh với T nhỏ dần, hạt tạo thành có xu h-ớng lớn Hạt phát triển mạnh theo chiều ng-ợc với chiều tản nhiệt, có ph-ơng vuông góc với thành khuôn Kết nhận đ-ợc vùng hạt t-ơng đối lớn kéo dài (hình trụ) theo ph-ơng vuông góc với thành khuôn 3.Vùng vùng hạt lớn đẳng trục Cuối KL lỏng kết tinh thành khuôn nóng lên nhiều, dẫn đến: - KL lỏng kết tinh với T nhỏ nên hạt trở nên lớn - Ph-ơng tản nhiệt qua thành khuôn không rõ ràng nên hạt lại phát triển thê o ph-ơng (đẳng trục) Trong ba vùng, vùng lớp vỏ mỏng, hai vùng sau có mối t-ơng quan phụ thuộc vào điều kiện làm nguội: + Khi khuôn đ-ợc làm nguội mãnh liệt vùng lấn áp vùng 3, chí có hẳn vùng 3, lúc thỏi đúc nh- có vùng tinh thể hình trụ vuông góc với thành khuôn nh- bó đũa Tổ chức có mật độ cao nh-ng khó dạng dẻo, 10 7.2.5.3 Nhiờt ụ ụng c v nhiờt ụ lu ụng Nhiờt ụ ụng c l nhiờt ụ dõu a hoa c Nhiờt ụ lu ụng l nhiờt ụ m dõu cũn cú kha nng lu ụng thiờt bi va ng ụng, bao am vũng tuõn hon cua dõu bụi trn hờ thụng lanh Thng nhiờt ụ lu ụng cao hn nhiờt ụ ụng c t 3ữ 50 C Nhiờt ụ ụng c cua dõu giam tng ham lng napten, giam hm lng cacbua hyrụ thm Nhiờt ụ ụng c cua dõu khoỏng giam ụ nht giam Hỡnh7.11.S ph thuc ca nht ng hc ca du tng hp v du khoỏng vo nhit a-Du tng hp:1-XC25;2-XC40;3-XCH40;4-MTC5;5-OC4;6-M5;7-X22C-16 b-Du khoỏng: 1-XC23;2-XA30;3-X12-16;4-XM35;5-X22-24 7.2.5.4 Nhiờt ụ bục chỏy Nhiờt ụ bục chỏy phu thuục vo s cú mt cua nhúm dờ bay hi dõu Yờu cõu nhiờt ụ bục chỏy cua dõu khoang t 160 ữ 1800 C tr lờn Dõu khụng thờ bục chỏy hờ thụng lanh nhng nhiờt ụ bục chỏy cao chng to s ụn inh cua dõu cao 7.2.5.5 ụ axớt ụ axớt cua dõu la la ham lng KOH dõu tớnh bng miligam KOH mụt gam dõu Yờu cõu ụ axớt khụng quỏ 0,03 ữ 0,05 mg KOH mụt gam dõu ụ axớt cú thờ hiờn qua ụ pH ụ pH cua dõu lanh phai at 6,5ữ 7.2.5.6 Ham lng nc v tớnh hỳt õm cua dõu Nc hũa tan ớt dõu, nhiờn dõu lanh cú tớnh chõt hỳt õm 145 Tớnh hỳt õm tng nhiờt ụ tng Nc cú thờ hũa tan dõu khoỏng Tục ụ hỳt õm cua dõu cung phu thuục vo tng loai dõu Dõu khoang ngoi khụng khớ cú tục ụ hỳt õm nh hinh 7.12 Nh a gii thiờu, nc dự vi mụt lng rõt nho cũn sút lai cung gõy nhiờu truc trc hờ thụng lanh lm giam chõt lng, lóo húa dõu, gõy cỏc phan ng vi dõu v mụi chõt lanh tao cỏc chõt n mũn v cú hai khỏc Dõu lanh ly tng l dõu khụng cha nc Hỡnh 7.12.Tc hp th m ca du khoỏng napten Trong thc tờ, lng nc dõu lanh khụng c vt quỏ t 10 ữ 60 phõn triờu khụi lng theo lng dõu nap vo mỏy lanh R12, R22, R502 Do dõu cú tớnh chõt hõp thu nc cao nờn phai rõt thõn bao quan dõu Tụt nhõt phai ng õy v cú np kớn khụng cho dõu tiờp xỳc vi khụng khớ 7.2.5.7 Sc cng bờ mt Sc cng bờ mt cua dõu anh hng ờn chõt lng bụi trn va chụng mi mũn cua chỳng Sc cng bờ mt cua dõu phu thuục vo nhiờt ụ (giam nhiờt ụ tng), vao loai dõu, vao ụ hũa tan, vo mụi chõt lanh (giam nhanh hũa tan vo mụi chõt lanh) v quyờt inh ụ nht cua dõu (sc cng bờ mt cao, ụ nht dõu cao) Trong khoang nhiờt ụ t -20 ữ 1000 C sc cng bờ mt cua dõu khoỏng gục cacbua hyrụ thay ụi t 25 ữ 34.103 N/m 7.2.5.8 iờm anilin iờm anilin c inh nghia la nhiờt ụ ti han cua s hũa tan dõu vao anilin, tao dung dich ụng nhõt Thc tờ, iờm anilin c s dung la anh gia ham lng hyrụ cacbua thm iờm anilin phu thuục vo phõn t lng (ti lờ thuõn, cao phõn t lng cao) v thnh phõn dõu (cao thnh phõn hyrụ cacbua thm ln) 146 Trong k thuõt lanh, iờm anilin dung inh hng anh gia tinh ụn inh v s hũa tan dõu mụi chõt lanh 7.2.5.9 Ham lng asfal (nha ng, hc in) Cỏc chõt asfal cú dõu khoỏng v dõu hyrụ cacbua õy la nhng thnh phõn cú hai lm giam chõt lng dõu, tao cn lng, lm giam tớnh ụn inh cua dõu, lóo húa dõu, tao cỏc chõt cú hai n mon thiờt bi Trong dõu lanh cú chõt lng cao, ham lng hc in khụng vt quỏ 0,3 ữ 0,5% 7.2.5.10 Hờ sụ khỳc xa Hờ sụ khỳc xa ỏnh sỏng ranh gii cua hai mụi trng nhiờt ụ 200 C, ký hiờu ND20, c trng cho cõu trỳc cua dõu lanh Dõu khoỏng napten- parafin cú hờ sụ khỳc xa 1,465 ữ 1,49 Vi ham lng hyrụ cacbua tng, ti tng va hờ sụ khỳc xa tng Dõu khoỏng v dõu gục hyrụ cacbua chõt lng cao cú hờ sụ khỳc xa 1,5 1,51 7.2.5.11 Tớnh ụn inh nhiờt Tớnh ụn inh nhiờt cua dõu c trng cho kha nng bao ton tớnh chõt lý hoc v húa hoc cua dõu chụng lai s phỏ huy v ụxy húa nhiờt ụ cao Tớnh ụn inh nhiờt c biờu hiờn qua nhiờu chi tiờu nh: Ham lng hc ớn, asfal phai nho, nhiờt ụ bt chỏy cao, nhiờt ụ sụi cao Dõu khoỏng parafin cú tớnh ụn inh nhiờt cao nõng cao tớnh ụn inh nhiờt, ngi ta cú thờ cho thờm cho vo dõu lanh phu gia chụng ụxy húa 7.2.5.12 Hỡnh dang v mu sc Hỡnh dang cua dõu c trng cho s suụt hoc khụng suụt quan sỏt qua mụt chiờu dy dõu nhõt inh Dõu lanh phai co ụ suụt cao S khụng suụt chng to dõu chõt lng kem co ham lng nc cao (tao nhu tng), cú chõt keo khụng hũa tan hoc cỏc chõt la l lng dõu Mu sc cua dõu cung chi l chi tiờu anh gia chõt lng dõu Dõu chõt lng cao phai co ụ sỏng cao hoc cú mu sỏng vng cao Mõu cua dõu cng tụt chng to hm lng hc ớn dõu cao Tuy nhiờn mõu cua dõu cung phu thuục ca vo thnh phõn dõu Dõu khoang va hyrụ cacbua thm cao co mõu tụi hn Dõu chõt lng cao co mau sang, ham lng hc in khụng qua 0,3% co ụ sỏng khụng quỏ 11/2 mỏc NPA trờn thang Osvada hoc mac HT theo OCT 2028-74.Cỏc loai dõu trng co thờ coi l dõu khụng mu 147 Khi lm viờc hờ thụng lanh, cng ngy dõu cng sõm lai Mõu sõm cua dõu c trng cho s ụxy húa v thi gian s dung hờ thụng lanh Thng gii han cho phộp mu sc cua dõu khoỏng v dõu hyrụ cacbua, quy inh s dung cho hờ thụng lanh lm viờc vi R12, R22, R502 l ữ 4,5 7.2.5.13 S sui bt S sui bot l mụt tiờu chuõn anh gia s thớch hp ca dõu ụi vi mỏy lanh Trong cỏc hờ thụng lanh kớn v na kớn s sui bot cua dõu lm cho mỏy lm viờc nng nờ vỡ dõu lot vao ng hut vo xi lanh mỏy nộn Nờu dõu vo quỏ nhiờu cú thờ gõy va õp thuy lc gõy s cụ may, lam chay ụng c, nng suõt lanh giam v nhiờt ụ bay hi tng S sui bot cua dõu phu thuục vo chờ ụ lm viờc mỏy lanh (ỏp suõt cỏc te cng thõp, sui bot cng manh) vao ụ hũa tan cua dõu dõu mụi chõt lanh (ụ hũa tan cng ln, sui bot cng nhiờu) S sui bot cũn phu thuục vo loai dõu Ngi ta th s sui bot cua dõu tinh khiờt bng cỏch thụi khớ qua qua cõu cú khoan nhiờu lụ ngõm dõu Giam s sui bot bng cỏch thờm cỏc phu gia chụng sui bot, nhiờn cỏc phu gia ờu lm giam chõt lng dõu nờn khụi lng phu gia phai c han chờ ờn mc thõp nhõt H7.13 biờu diờn s sui bot cua dõu cú v khụng cú phu gia phu thuục vo nhiờt ụ Hỡnh 7.13.Th tớch su bt du khoỏng cú v khụng cú cht ph gia 1-Khụng cú cht ph gia 2-Cú ph gia chng su bt 7.2.5.14 Nhiờt dung riờng Nhiờt dung riờng cua cỏc loai dõu lanh nm khoang 1,6 ữ 2,2 kJ/kg.K Nhiờt dung riờng phu thuục vo nhiờt ụ thng t - 600C ữ +1200C giỏ tri nhiờt dung riờng 148 thay ụi khoang 0,15% Nhiờt dung riờng cua dõu khụng chi l chi tiờu quan anh gia chõt lng dõu 7.2.5.15 ụ dõn iờn ụ dõn iờn cua dõu l mụt tớnh chõt quan anh gia chõt lng dõu, c biờt ụi vi cỏc mỏy lanh freụn kiờu kớn v na kin Vi ụng c c bụ trớ nm vo mỏy nộn nờn dõu phai co ụ cach iờn cao, iờn ỏp xuyờn thung ln, am bao ụng c lam viờc an ton Do co tinh cach iờn cao nờn dõu lanh freụn dờ nhõm lõn vi dõu biờn thờ ụ dõn iờn cua dõu lanh nm khoang 10-12 ữ 10-18 l/cm Hng sụ iờn mụi cua dõu lanh nm khoang 2,26 v cua dõu tụng hp l 2,17 7.2.5.16 ụ dõn nhiờt Hờ sụ dõn nhiờt cua dõu tng ụi nho Nờu bỏm thnh lp trờn bờ mt thiờt bi trao ụi nhiờt, dõu tr thnh lp cỏch nhiờt Hờ sụ dõn nhiờt cua dõu nm khoang = 0,10 ữ 0,16 W/mk Hờ sụ dõn nhiờt vo nhiờt ụ, t 600C ờn +1200C, giam ờn 20% Trong hờ thụng lanh cang ln cng thuõn li cho cac qua trinh trao ụi nhiờt, nhiờn cung khụng ong vai tro quan trong viờc anh gia chõt lng dõu Tớnh chõt bụi trn cua dõu c trng bng kha nng chụng lai s bo mũn ma sỏt chụng sõy sc bờ mt Tớnh chõt bụi trn phu thuục vo loai dõu, ụ nht, sc cng bờ mt v cỏc tớnh chõt khỏc cua dõu th nghiờm va anh gia tinh bụi trn, ngi ta phai s dung nhiờu chi tiờt khỏc nh: hờ sụ ma sat, lng mi mũn cua hi mụi chõt, ng kớnh vờt mi mũn, cỏc chi tiờu ton diờn cua s mi mũn Tai phỏ v lp dõu bao boc hoc bờ mt lm viờc, cụng suõt cua s ma sỏt v cua s võn hnh khụng tai cua thiờt bi th nghiờm v cỏc chi tiờu khỏc cai thiờn chõt lng bụi trn va chụng mi mũn cua dõu, cú thờ cho vo dõu mụt lng nho chõt phu gia lng phu gia khụng c anh hng xõu ờn tớnh ụn inh cua dõu vi mụi chõt lanh Thng s dung cho dõu lanh l chõt phỏt trierezol Cựng vi muc ich cai thiờn chõt lng dõu bụi trn, ngi ta s dung hụn hp dõu lanh Tõt nhiờn phai cú cỏc th nghiờm thõt nghiờm tuc trc s dung hụn hp 7.2.6 Cac c tớnh riờng biờt cua dõu lanh Cac c tớnh riờng biờt cua dõu lanh la cac c tớnh lm viờc mụi trng mụi chõt lanh tớnh ụn inh, nhiờt ụ võn uc va ụ hũa tan vi mụi chõt lanh 149 7.2.6.1.Tớnh ụn inh vi mụi chõt lanh Yờu cõu õu tiờn vi dõu l phai ụn inh cua dõu vi mụi chõt lanh Qua cỏc th nghiờm, cỏc mụi chõt lanh cú tớnh ụn inh cao vi dõu sp xờp theo th t RC308, R115 R502, R13, R22, R23, R12, R13B1, R11a, R500, R113, R11 v R12B1 S khụng ụn inh cua dõu vi mụi chõt lanh c trng chu yờu qua ham lng axit HCl va ụ phõn huy mụi chõt lanh ụ ụn inh cung phu thuục vo loai dõu: dõu parafin ụn inh hn dõu napten Mụt sụ hyro cacbua lam giam tớnh ụn inh cua dõu, hụn hp vi mụi chõt lanh cú thnh phõn flo Thnh phõn lu hunh v hc in cung lm giam tớnh ụn inh cua dõu, chung thuc õy qua trinh trang ụng, bi võy thnh phõn cua chung khụng c phep vt quỏ 0,2ữ 0,3% 7.2.6.2 Nhiờt ụ võn uc Nhiờt ụ võn uc l nhiờt ụ bt õu cua s kờt tua parafin dõu Nhiờt ụ võn uc cua dõu vi mụi chõt lanh cao hn nhiờt ụ võn uc cua dõu tinh khiờt vỡ mụi chõt lanh hũa tan cỏc thnh phõn long cũn parafin rn lng ong xuụng thnh cn Trong hờ thụng lanh, dõu tuõn hon cựng vi mụi chõt lanh, cỏc cn lng ong co thờ tớch tu dõu cỏc van tiờt diờn hep cua cac ng ụng c biờt ca van tiờt lu, ụng mao (ụng kapile) phin sõy loc gõy nguy c tc mụt phõn hoc ton phõn cỏc bụ phõn o Chớnh vỡ võy nhiờt ụ sụi cua mụi chõt lanh khụng c thõp hn nhiờt ụ võn uc cua dõu vũng tuõn hon mụi chõt lanh Cú thờ thõp nhiờt ụ võn uc cua dõu bng cỏch kh thnh phõn parafin 7.2.6.3 S hũa tan cua dõu vi mụi chõt lanh Cú mụt mõu thuõn ln chon dõu: am bao bụi trn va chen mat nen cõn chon dõu co ụ hoa tan it nhng tuõn hon dõu tụt hờ thụng lanh cõn phai chon dõu co ụ hũa tan nhiờu mụi chõt lanh Tinh lu ụng cua dõu l rõt quan vỡ nhiờu hay ớt, bao gi cung co mụt lng dõu lot vo thiờt bi bay hi trỏnh tớch tu dõu thiờt bi bay hi, dõu phai lu ụng c t thiờt bi bay hi vờ mỏy nộn Theo HIRCHBERG, tớnh hũa tan dõu khoỏng cua cỏc mụi chõt lanh hyrụ cac bon gục halụgen theo quy luõt sau: nờu goi n l sụ lng nguyờn t cua cỏc nguyờn tụ tham gia vo phõn t thỡ ta cú nF sụ nguyờn t flo, nCl, nBr, nH l sụ nguyờn t flo, clo, brụm, hyrụ thi 150 Nờu x 1/2 mụi chõt hũa tan dõu hon ton, vớ du R12 (x=0,5); R11(x=0,25) l cỏc chõt hũa tan dõu han chờ hoc cú khoang khụng hũa tan dõu, vớ du: Nờu 1/2 x 2/3: mụi chõt hũa tan dõu han chờ, cú khoang hũa tan, cú khoang khụng hũa tan, vớ du R22 (x= 0,62) v R13B1 (x= 0,6) l cỏc mụi chõt hũa tan dõu han chờ, cú khoang hũa tan, cú khoang khụng hũa tan Nờu x < 2/3: mụi chõt khụng hũa tan dõu, vớ du: R13 (x= 0,75) l mụi chõt lanh iờn hỡnh khụng hũa tan dõu bụi trn Mụi chõt lanh freụn R13 cung hoan toan khụng hoa tan dõu Dõu cha bờn di amụnic nhng lai nụi lờn bờn trờn freụn (khụi lng riờng cua amụnic nho hn cua dõu v cua dõu nho hn cua freụn) dự lm viờc vi mụi chõt no, thiờt bi bay hi cung phai cú bụ phõn c biờt thu dõu inh k hoc liờn tuc xa vờ mỏy nộn hoc bỡnh cha dõu Cỏc mụi chõt hũa tan dõu hon ton tao iờu kiờn tụt cho viờc hụi dõu vờ mỏy nộn, tao thnh cỏc dung dich ụng nhõt cú t lờ bõt k Riờng trng hp cỏc mụi chõt hũa tan han chờ dõu gõy nhiờu phc tap hn ca Chỳng cú cỏc khoang trụng khụng hoa tan Vung khụng hoa tan cung phu thuục nhiờu vo dõu lanh 7.2.7 S dung dõu lanh Dõu co ụ nht cao s dung cho nhiờt ụ ngng tu cao v thờ nhiờt ln mỏy nộn: Dõu co ụ nht thõp dung cho nhiờt ụ ngng tu thõp Cỏc dõu nhúm I s dung cho nhiờt ụ sụi ờn 300 C Cỏc dõu nhúm II s dung cho cỏc mỏy lanh mụt cõp nhiờt ụ thõp mụi chõt l R22 v R502 Dõu nhúm III s dung cho cỏc mỏy lanh mụt v hai cõp nhiờt ụ sụi thõp hn 350C, chu yờu l cỏc loai dõu hyrụ cac bon va dõu tụng hp Dõu nhúm IV s dung cho tõng di cua mỏy lanh ghộp tõng, mụi chõt lanh l R13, R13B1, R502 7.2.7.1 S dung dõu mỏy lanh amụnic c iờm c ban l dõu hũa tan rõt ớt vo mụi chõt lanh amụnic.Khụi lng riờng cua dõu ln hn amụnic nờn dõu dờ phõn lp va ong xuụng phia di Dõu phai cỏc te bụi trn may nen nhng nhiờu nguyờn nhõn, dõu theo mụi chõt vao ng õy 151 Nhiờt ụ dõu õy at ờn 130ữ1500 C, nộn mụt phõn dõu biờn hi Trờn ng õy cua mỏy lanh amụnic ngi ta bụ trớ bỡnh tớch dõu tỏch dõu khoi dũng mụi chõt Nhng tach dõu cú hiờu qua cao nhõt cung chi at 95% Phõn dõu cũn lai (chu yờu dang hi) tiờp tuc i theo dong mụi chõt vo thiờt bi ngng tu vo bỡnh cha qua van tiờt lu vao thiờt bi bay hi Trong cac thiờt bi ny, dõu lng ong xuụng phia di Ngi ta phai bụ trớ cỏc bõu lng dõu phia di cỏc thiờt bi va inh k dõu c xa vờ mỏy nộn hoc bỡnh cha dõu Hờ thụng lanh amụnic khụng bụ tri cac c cõu tuõn hon dõu t ụng nh hờ thụng lanh freụn Ngi ta nhõn thõy rng, phõn dõu qua c bỡnh tớch dõu vao ờn dan bay hi la phõn dõu nhe Nờu phõn ny khụng quay vờ mỏy nộn thỡ dõu cỏcte mỏy nộn se nng dõn, ụ nht tng lờn Khi th nghiờm dõu XA30 mỏy nộn 200, ngi ta thõy ụ nht cua dõu tng lờn ờn 55mm2/s ụ tng tao iờu kiờn tụt cho viờc bụi trn nhng o dõu tớch tu cỏc san phõm cú hai phõn huy dõu, lm giam ụ tin cõy cua cỏc lỏ van v hờ thụng bụi trn Dõu chuyờn nhanh sang mau en va oi hoi phai thay thờ Do mc ụ nhiờt ụ lm viờc (nhiờt ụ dõu õy) cua mỏy nộn pớt tụng amụnic cao nờn dõu amụnic cõn co ụ ụn inh nhiờt cao cú mt khụng khi, hi nc v cỏc chõt xỳc tỏc kim loai Nc hũa tan hon ton amụnic nhng nc gõy tỏc hai rõt ln hờ thụng lanh amụnic nờn ham lng nc dõu v mụi chõt cung cõn han chờ ờn mc thõp nhõt, khụng vt quỏ 0,2% khụi lng miờn bc nc ta, cỏc hờ thụng lanh amụnic s dung chu yờu hai loai dõu khoỏng XA30, XA35 7.2.7.2 S dung dõu cỏc mỏy lanh freụn Trong cỏc mỏy lanh freụn R12 v R22 tớnh hũa tan cua dõu v mụi chõt lanh nộn dõu tuõn hon cựng vi mụi chõt lanh, Dõu t may nen theo ng õy vo thiờt bi ngng tu, qua tiờt lu vao thiờt bi bay hi Do nhiờt ụ thiờt bi may bay hi, ụ nht tng nờn dõu khú hụi vờ may nen am bao dõu vờ may nen ngi ta phai cú nhng giai phap c biờt (bõy dõu) a dõu tr lai may nen trng hp may nen t cao hn thiờt bi bay hi va co ng ụng i lờn trc vờ mỏy nộn Tõt nhiờn nhiờt ụ bay hi phai cao hn nhiờt ụ lu ụng cua dõu Dõu s dung mỏy nộn kớn v na kớn mụi chõt freụn cú yờu cõu c biờt cao vờ tớnh ụn inh, ham lng axit, ham lng nc v cỏc thnh phõn cú hai, vỡ dõu v mụi chõt lanh tiờp xỳc trc tiờp vi cuụn dõy iờn cua ụng c may nen 152 Nhiờt ụ võn hnh (nhiờt ụ õu õy, nhiờt ụ cuụn dõy iờn lp thõn mỏy, dõu) cng ln ụ ụn inh cua dõu hụn hp vi mụi chõt lanh oi hoi cng cao. cựng nhiờt ụ R12 dờ phõn huy hn R22 Nhng vi R22 lam viờc iờu kiờn nhiờt ụ cao hn ang kờ, nờn dõu mỏy lanh R22 oi hoi chõt lng cao hn, ụ tinh khiờt ln hn va ham lng cỏc thnh phõn cú hai nho hn Dõu bi giam chõt lng phõn ln cỏc phan ng húa hoc lm cho thnh phõn dõu thay ụi tng tinh axit Thanh phõn õm (hi nc) hờ thụng se lam tng nhanh tinh axớt cua dõu v lm biờn mu (lm tụi) dõu Trong mỏy lanh dựng dõu khoỏng cng cam nhõn thõy s cú mt cua õm dờ dang hn Bi võy cỏc hờ thụng lanh freụn cõn c sõy cõn thõn kh õm trc nap dõu v mụi chõt vo hờ thụng.Sõy kh õm tng chi tiờt cua hờ thụng trc lp rap sau o phai tiờn hnh sõy chõn khụng ton bụ hờ thụng nhiờt ụ 50 ữ 700C sau lp rỏp Nhiờt ụ sõy cú thờ tng ờn khoang 1000C vỡ nhiờt ụ cach iờn cua cuụn dõy ụng c may nen cha bi anh hng ờ phũng õm lot vo hờ thụng bng cac ng khac nh t dõu, t mụi chõt, t cuụn dõy quõn ụng c, ngi ta phai bụ trớ phin sõy trờn ng long va ng hi cua hờ thụng lanh Phin sõy dựng cỏc chõt hỳt õm nh silicagel hoc zeụlit Ham lng õm dõu cung han chờ di 10 ờn 60 phõn triờu khụi lng (ppm) Dõu trc nap vao may cung co thờ sõy chõn khụng nhiờt ụ 50 ữ 700C Dõu kộm phõm chõt cú tớnh axớt cao v cỏc chõt cú hai cú thờ n mon cach iờn, phỏ huy cuụn dõy, lm chõp mach cuụn dõy, lm hng sụ iờn mụi cua dõu giam, gõy anh la, phong iờn v dõn ờn chay ụng c, c biờt mỏy lanh R22 Dõu kộm phõm chõt cú thờ dõn ờn s n mon kim loai, ma ụng cỏc bờ mt thộp Dõu dựng cỏc hờ thụng lanh kớn v na kin co ụ axit khụng vt quỏ 0,0 6ữ 0,1mg KOH/g dõu Dõu este dựng cho R134a 7.2.7.3 Tỏi sinh dõu bụi trn tỏi sinh dõu ngi ta phai loai tr khoi dõu cỏc thnh phõn cú hai va a chung xuụng di nụng ụ cho phep nh: cac cn bõn, cỏc san phõm lóo húa, cỏc san phõm phõn huy, nc, axớt, hc in Ngi ta s dung phng phap tai sinh dõu chu yờu: lm sach qua thõm v lm sach tiờp xỳc Lm sach qua thõm l loc dõu qua mụt lp hõp phu Lm sach tiờp xỳc l lm sach dõu 70 ữ 750C trụn lõn vi mụt chõt hõp thu dang bụt mụt khoang thi 153 gian nhõt inh rụi cho qua phin loc ep Sau o dõu tai sinh c sõy khụ v loc hờt cn bõn c hoc Cỏc chõt hõp phu hiờu qua l ụ xyt nhụm hoat tớnh Al2O3, zeụlit v silicagel, than hoat tớnh aniụnit Tỏi sinh dõu mụt phõn cung co thờ tiờn hnh mỏy lanh bng cỏch lp t hờ thụng trờn vũng tuõn hon dõu mụt phin loc cú cha chõt hõp phu tng ng Trong cụng nghiờp, Nga ngi ta chờ tao cỏc thiờt bi loc tỏi sinh PM-50-62, PM-100, PM-250 cho nhng ngi tiờu dựng nho Chng COMPOZIT 8.1 Khỏi niờm vờ compozit 8.1.1 c iờm v phõn loai Compozit l loai VL nhiờu pha khỏc vờ ban chõt húa hoc, hõu nh khụng tan vo nhau, phõn cỏch bng ranh gii pha, kờt hp lai nh s can thiờp k thuõt cua ngi (mụt cỏch nhõn tao) theo nhng s thit k trc, nhm tõn dung v phỏt triờn nhng tớnh chõt u viờt cuat tng pha cụmpizit cõn chờ tao 8.1.1.1 c iờm - Cú cõu tao nhiờu pha ma chung thng rõt khỏc vờ ban chõt, khụng hũa tan lõn v phõn cỏch bng danh gii pha Phõn ln compozit l loai hai pha gụm nn l pha liờn tuc ton khụi, cụt l pha phõn bụ gian oan - T lờ hinh dang, kich thc v phõn bụ cua nờn v cụt c quy inh bi mụt thiờt kờ a inh trc - Tớnh chõt cua cỏc pha thnh phõn c kờt hp lai tao nờn tớnh chõt chung cua compozit Nhng o khụng phai l s cụng n thuõn tõt ca cỏc tớnh chõt cua cỏc pha thnh phõn chung ng riờng re m chi la chon nhng tớnh chõt tụt v phỏt huy thờm 8.1.1.2 Phõn loai 154 Thng dựng cỏch phõn loai theo cac c trng cua nờn v cụt, tc cac pha c ban Theo ban cht nn cú: - Compozit nờn chõt deo (polyme), - Compozit nờn KL, - Compozit nờn ceramic, - Compozit nờn hụn hp nhiờu pha Theo c im cu trỳc ca ct cú: - Compozit cụt hat, - Compozit cụt si, - Compozit cõu trỳc Loai cụt hat v cụt si khỏc kich thc hỡnh hoc cua cụt: cụt si cú t lờ chiờu dai trờn ng kớnh khỏ ln, cũn cụt hat l phõn t ng truc Loai compozit cõu truc chi cỏc bỏn thnh phõm dang tõm, lp la VL ụng nhõt 8.1.2.Liờn kờt nờn cụt 8.1.2.1 Cụt Cụt l pha khụng liờn tuc, to nờn bn cao, mụun n hi (ụ cng vng) cao cho compozit, võy cụt phai l loai co c tinh o, ụng thi phai nhe tao nờn ụ bờn riờng cao, thng cụt lm t KL, ceramic (cacbon, bo, gụm) v polyme 8.1.2.2 Nờn L pha liờn tuc ong vai tro chu yờu cac mt sau: - Liờn kờt ton bụ cỏc phõn t cụt thnh mụt khụi compozit thụng nhõt - Tao kha nng cho cac phng phap gia cụng compozit cac chi tiờt theo thiờt kờ - Che phu, bao vờ cụt tranh h hong cac tac ụng húa hoc, c hoc v cua mụi trng Yờu cõu chu yờu ụi vi nờn l phai nhe va co ụ deo cao Phu thuục vo tớnh chõt cua compozit cõn chờ tao, cú thờ chon loai nờn: KL, ceramic, polyme v hụn hp 8.1.2.3 Liờn kờt nờn cụt 155 - Liờn kờt c hoc, thc hiờn nh khp nụi thụng qua ụ mõp mụ trờn bờ mt lc ma sat nh kiờu bờ tụng cụt thep co gõn (ụt) - Liờn kờt nh thõm t nng lng sc cng bờ mt vỡ pha nờn bi nung chay va dinh t vi cụt nờn cú s khuyờch tỏn rõt nho, tao nờn sc cng bờ mt - Liờn kờt phan ng, xuõt hiờn trờn ranh gii pha xay phan ng tao hp chõt húa hoc, no nh lp keo dớnh cht cụt vi nờn l loai liờn kờt tụt nhõt - Liờn kờt ụxyt, loai liờn kờt phan ng c trng cho nờn KL vi cụt l ụxyt cua chinh KL o 8.2 Compozit hat Compozit hat cha cỏc phõn cụt hoc pha cng v bờn hn nờn tao compozit kờt cõu (VD: cỏc ụxyt, nitrit, borit, cacbit) hoc l pha mờm hn nờn compozit chụng ma sỏt (VD: grafit, mica) Cú mụt sụ loai thụng dung sau 8.2.1 Compozit hat thụ - Nn polyme: Cỏc hat cụt (chõt ụn) se cai thiờn ụ bờn, ụ chụng mai mon , ụ ụn inh kich thc, tớnh chiu nhiờt cua compozit Chõt ụn thng l bụt thach anh, thuy tinh, ụxyt nhụm, a vụi, õt sột - Nn KL: Cỏc HK cng chờ tao bng phng phỏp luyờn kim bụt vi hat cụt l WC, TiC, trờn nờn Co, dựng lm dung cu ct got Cỏc gia HK hờ W Cu, W Ag, Mo Ag dựng lm tiờp iờm vi iờn tr tiờp xỳc nho, tuụi tho cao - Nn gm: Bờtụng nờn ximng atphan dung lam mt ng, cõu cụng Nờn xi mng poctan dung kờt cõu xõy dng Cụt cua bờtụng thng l: cat vang (hat nho min) va a soi (hat thụ) Bờtụng xõy dng dờ uc hinh, ụng rn nhiờt ụ thng nhng kem bờn v dờ nt tng ụ bờn cua bờtụng poctan, gia cụ thờm bng dõm thộp, si thộp goi l bờtụng cụt thộp 8.2.2 Compozit hat Nờn compozit hat thng l KL hoc HK, cụt l cỏc loai ụxyt, cacbit, nitrit, borit nho (< 0,1àm) bờn, cng v ụn inh nhiờt ụ cao, cú tỏc dung húa bờn v phõn tỏn Hiờn cú hai loai thụng dung sau: - SAP (bụt nhụm a c thiờu kờt) cú nờn nhụm, cụt hat ụxyt Al2O3 (6 ữ 17%), thng c san xuõt dang bỏn thnh phõm nh ụng, ay, tõm cú kha nng chụng n mon, co ụ bờn núng cao (ti 300 ữ 5000C) 156 - T D Nickel: gụm nờn l Ni vi cụt l ụxyt tụri ThO2(2%), húa bờn cao nhiờt ụ cao (ti 1000 ữ 11000C) c dựng cụng nghiờp hang khụng, vu tru, chờ tao tuabin, ụng dõn bỡnh ỏp lc lm viờc nhiờt ụ cao mụi trng n mon 8.3 Compozit cụt si (t c t nghiờn cu) Compozit si cú nờn deo, cụt si cng v bờn hn nờn, chung ờu cú mõt ụ thõp hn nờn compozit co ụ bờn riờng va mụun an hụi riờng cao Tớnh chõt cua compozit si phu thuục vo ban chõt VL cụt v nờn, ụ bờn liờn kờt trờn ranh gii pha, s phõn bụ va inh hng si cung nh kich thc v hỡnh dang cua nú - Ct rõu n tinh th: Cụt co ng kớnh rõt nho (1ờn vi àm), chiờu di rõt ln (gõp hng nghỡn lõn ng kinh), c chờ tao bng nuụi n tinh thờ, cha rõt ớt khuyờt tõt nờn co ụ bờn gõn gõn vi lý thuyờt Cỏc rõu tinh thờ thng gp l grafit, SiC, Si3N4, Al2O3 - Ct si: Cụt co ng kớnh khỏ nho (vi chuc àm), cú thờ la a tinh thờ hoc vụ inh hinh No thng c chờ tao t VL hu c nh polyamit; VL vụ c nh thuy tinh Al2O3, SiC hoc Bo, cacbon bng phng phap keo hoc chuụt - Ct dõy: L cỏc loai dõy co ng kớnh ln (50 ữ 300 àm), thng c chờ tao t thep cacbon cao, vonfram, mụlipen, berili va titan, dung gia bờn lụp xe, khung tờn la, vo cỏp dõy cao cõp VL lm si: Núi chung cỏc VL lm cụt rõt a dang: - Thuy tinh: cú thnh phõn thay ụi gụm SiO2, Al2O3, BO3, CaO, MgO lm viờc nhiờt ụ 500 ữ 7000C Nú dờ chờ tao t trang thỏi mờm mong va co ụ bờn cao - Cacbon: thng dung di dang grafit hoan toan (rõu n tinh thờ) hoc hụn hp tinh thờ grafit va cacbon vụ inh hỡnh hoc gia tinh thờ (si C) So vi si thuy tinh thỡ si C cú khụi lng riờng mụt na nhng chiu ti nhiờt ụ 2000 ữ 25000C - Polyme: s dung dang si polyamit cung nhe hn thuy tinh nhng chiu nhiờt ụ thõp hn 2000C - Bo v ceramic (Al2O3, SiC, Si3N4, BeO) co ụ cng va mụ un an hụi rõt cao, nhiờt ụ s dung t 500 ữ 900C Tuy nhiờn cụng nghờ chờ tao cũn phc tap nờn han chờ ng dung VL lm nn: VL lm nờn cho compozit cụt si thng l polyme v KL vỡ chỳng cú tớnh deo tụt 157 KL thng dung la nhụm va ụng Tuy nhiờn polyme l pha nờn dựng phụ biờn hn vi u chung loai ca nhiờt rn lõn nhiờt deo: polyeste, nylon, epoxy, nha fenol, polyamit, melamin Hiờn ny cũn ớt dựng ceramic tr bờtụng cụt thep la lo phụ biờn nhõt hiờn Sau õy la mụt sụ comozit si khỏ phụ biờn vi nờn polyme - Compozit nn polyme: l loai compozit cú nờn l polyme nhiờt deo v nhiờt rn, nhe v dờ gia cụng (VD: polyeste, nylon, epoxy), cũn cụt l si thuy tinh, cacbon, bo, ceramic, polyamit + Compozit si thuy tinh c ng dung rụng rói cụng nghiờp ong tau, conten, ụng dõn, tõm lp, sn, cụng nghiờp ụtụ + Compozit si cacbon, si bo nhe, chiu nhiờt v chụng n mon cao dung cụng nghiờp hng khụng + Compozit si polyamit nhe, ụ bờn riờng cao, thớch hp cỏc kờt cõu tu vu tru, tu biờn, dung cu thờ thao - Compozit nn KL: Nờn KL thng l Al, Mg, Ti, Ni, Cu, chỳng cú c tinh tụt, vựng nhiờt ụ lm viờc rụng, dõn iờn, dõn nhiờt va han c Co nhc iờm l t ln, cú thờ phan ng vi cụt tao pha gion, tinh an hụi khụng cao, tao hỡnh khú nờn giỏ thnh cao + Compozit nờn nhụm si bo cú kha nng canh tranh cỏc compozit nờn polyme hang khụng, vu tru, chờ tao ụng c Cụng nghiờp ụng c tuabin ang cõn cỏc compozit nờn Co v Ni vi cụt si W co c tinh cao, chiu nhiờt v chụng n mon tụt Compozit ct si pha: Cụt si pha thng bao gụm si thuy tinh v si cacbon nờn polyme Loai thng re v khụng bi phỏ huy ụt ngụt nh cụt si n c s dung rụng rai nh võn tai bụ, thuy, hng khụng, thờ thao, phõu thuõt, chinh hỡnh 8.4.Compozit cõu trỳc Compozit cõu trỳc l VL kờt hp vi cac VL ụng nhõt vi VL compozit theo cỏc kờt cõu hỡnh hoc khac Thụng thng l compozit dang lp v dang tõm nhiờu (3) lp, chung c s dung rụng rói hng khụng, cụng trỡnh xõy dng, cỏc dung cu mỏy v thờ thao 8.4.1 Compozit dang lp (t c t nghiờn cu) c hỡnh thnh t cỏc lp compozit c s (VD: cụt si inh hng song song) Cỏc lp c xờp xen ke nhau, ụi hng va c ộp dớnh lai Bỏn thnh phõm l cỏc 158 thanh, tõm, ụng VD: gụ dỏn, cỏc lp cú thờ l cỏc tõm vai bụng, vai si thuy tinh hoc cacbon c ộp lai nh chõt dớnh kờt polyme ụ bờn theo phng vuụng goc vi cỏc lp l nho so vi phng song song mt cua lp 8.4.2 Compozit cõu trỳc ba lp (panel sandwich) Chỳng gụm ba lp cú cõu trỳc v chc nng khỏc - Hai lp mt la cac VL co ụ bờn cao (nh HK nhụm, titan va thep hoc cỏc tõm compozit dang li khac nh gụ dỏn) cú chc nng chiu ton bụ tai tỏc dung theo cac phng song song vi mt tõm - Lp gia (lừi) cú hai chc nng: ngn cach hai lp trờn, chụng biờn dang theo phng vuụng goc va tao ụ cng vng trỏnh cong vờnh VL chờ tao cú thờ l polyme xụp, cao su nhõn tao, chõt dinh vụ c, gụ nhe hoc cú cõu trỳc tụ ong, o vach mong liờn kiờt inh hng cỏc ụ luc giỏc vuụng gúc vi mt (vach thng lm bng cung VL nh hai lp mt) Cõu trỳc ny giụng nh sandwich bỏnh m kep (thit, dm bụng), khac vi loai trờn gia khụng phai l tõm song song 159 ... yếu phụ thuộc loại vật liệu: Vật liệu dẻo nh- thép th-ờng bị phá huỷ dẻo, vật liệu giòn nh- gang th-ờng bị phá huỷ giòn Ngoài phụ thuộc vào nhiệt độ tốc độ tải trọng: hạ thấp nhiệt độ (VL tăng... ý nghĩa Cơ tính vật liệu đ-ợc biểu thị đặc tr-ng học, chúng cho biết khả chịu tải vật liệu điều kiện t-ơng ứng, sở tính toán sức bền, khả sử dụng vào mục đích định để so sánh loại vật liệu với... vào nhiệt độ Vì kết tinh xảy nhiệt độ thấp nhiệt độ kết tinh (lý thuyết)Ts khoảng định để Fr < F1 cách rõ rệt Đó điều kiện xảy kết tinh 1.2.1.3 Độ nguội Hiệu số nhiệt độ kết tinh lý thuyết Ts nhiệt