KHẢO sát các TÍNH CHẤT CÔNG NGHỆ của hợp KIM NHÔM амц CHO các ỨNG DỤNG đặc BIỆT

HỘI NGHỊ KHCN TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017 Ngày 14 tháng 10 năm 2017 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM KHẢO SÁT CÁC TÍNH CHẤT CƠNG NGHỆ CỦA HỢP KIM NHƠM АМц CHO CÁC ỨNG DỤNG ĐẶC BIỆT Phùng Tuấn Anh1, Kim Xuân Lộc2 Khoa Cơ khí - Học viện Kỹ thuật Quân XN59/Z127 - Tổng cục CNQP Phường Quang Trung, thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên Email: Phungtuananhmta@gmail.com TOM TẮT: Bài báo trình bày số kết nghiên cứu xác định tính chất cơng nghệ hợp kim nhôm biến dạng АМц thay đổi tổ chức, tính chất hợp kim АМц q trình tạo phơi Kết thực nghiệm cho thấy, nhiệt độ đúc phôi ủ đồng hóa thành phần hợp kim АМц xác định khoảng (700±10)oC (560±5)oC tương ứng Hợp kim АМц chịu gia công biến dạng nguội tốt, mức độ biến dạng nguội lên đến 70% Với mức độ biến dạng nguội 70%, so với trạng thái ủ, độ cứng hợp kim tăng từ 35,1 HV3 lên đến 68,6 HV3, độ dẫn điện giảm từ 45,6% IACS xuống 36,8% IACS Các kết đạt sở để nghiên cứu chế tạo bán thành phẩm dạng tấm, cán dây chuốt nguội ứng dụng khí chế tạo máy, cơng nghiệp hóa chất, kỹ thuật điện, đặc biệt chi tiết sử dụng lĩnh vực quân (dây vi sai…) Từ khóa: hợp kim nhơm АМц, đúc, ủ đồng hóa, biến dạng nguội, độ cứng, độ dẫn điện ĐẶT VẤN DỀ Các hợp kim nhôm hệ Al-Mn hợp kim không hóa bền nhiệt luyện, có tính cao nhơm ngun chất hợp kim hóa thêm Mn, Si Fe, Mg, Ca,… Các hợp kim hệ kết hợp đô bền vừa phải, khả gia cơng tạo hình, khả hàn vảy, chống ăn mòn dẫn nhiệt tốt sử dụng rộng rãi kỹ thuật khí, kỹ thuật điện, hóa chất, quân sự,… [1-5] Trong số hợp kim hệ Al-Mn, hợp kim sở hai nguyên tố Al Mn nghiên cứu phổ biến hợp kim АМц theo tiêu chuẩn Nga Mặc dù có nhiều ưu điểm ứng dụng nhiều thực tế song nghiên cứu hợp kim công bố không đầy đủ rõ ràng Bài báo tiến hành khảo sát thực nghiệm xác định tính chất công nghệ hợp kim nhôm biến dạng АМц đánh giá khả gia công chế tạo hợp kim sản xuất thực tiễn Việt Nam THỰC NGHIỆM Thành phần hóa học hợp kim АМц quy định tiêu chuẩn ГОСТ 4784-97 (Nga), cụ thể Bảng Bảng Thành phần hóa học hợp kim АМц (ГОСТ 4784-97) Si Fe ≤0,6 ≤0,7 Thành phần hóa học, % (khối lượng) Nguyên tố khác Cu Mn Mg Zn Ti Riêng Tổng ≤0,2 1,0-1,5 ≤0,2 Hợp kim АМц tính tốn nấu luyện lò điện trở sở vật tư sẵn có nước bao gồm nhơm thỏi A7, hợp kim trung gian Trang 286 ≤0,10 ≤0,1 ≤0,05 ≤0,15 Al Còn lại Al-10Mn Thành phần hóa học hợp kim АМц sau nấu luyện (hợp kim nghiên cứu) cho Bảng HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017 Ngày 14 tháng 10 năm 2017 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM Bảng Thành phần hóa học hợp kim АМц nghiên cứu Thành phần, % (khối lượng) Hợp kim nghiên cứu Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti V АМц 0,06 0,26 0,20 1,05 0,01 0,01 0,02 0,01 Nhiệt độ rót đúc hợp kim xác định nằm khoảng (700±10)oC Sau ủ đồng hóa, hợp kim cắt thành mẫu có kích thước 60x10x6 mm (dài x rộng x dày) tiến hành biến dạng cán nguội với mức độ biến dạng khác xác định thay đổi độ cứng, độ dẫn điện thay đổi tổ chức tế vi hợp kim Các thiết bị thực nghiệm bao gồm lò nấu kim loại màu (Nabertherm - Đức), lò ram hóa già (Nabertherm - Đức), máy đo độ cứng Vickers Wilson Wolpert (Trung Quốc), thiết bị đo điện trở Megger DLRO10 (Anh) Al 98,38 biến dạng Với mức độ biến dạng nguội 70%, khả mẫu bị nứt phá hủy chưa xảy Điều cho thấy khả gia công biến dạng nguội cao hợp kim nhôm АМц Độ cứng hợp kim sau biến dạng cán nguội 70% từ trạng thái ủ tăng từ 35,1 HV3 lên đến 68,6 HV3 KẾT QUẢ VA THẢO LUẬN Hợp kim sau đúc thường ủ đồng thành phần nhiệt độ (560±5)oC [3,6-8] Nhiệt độ ủ đồng với hợp kim nhôm АМц nghiên cứu lựa chọn cụ thể (560±5)oC Sau ủ đồng nhất, độ cứng hợp kim đạt khoảng 35,1 HV3 Tổ chức tế vi hợp kim АМц sau ủ đồng cho Hình Theo [3,5], dung dịch rắn  màu sáng hạt pha MnAl màu tối phân bố biên giới hạt Hầu hết hạt pha MnAl6 nhỏ mịn, bên cạnh có số hạt thơ to Hình Sự thay đổi độ cứng hợp kim АМц sau biến dạng cán nguội Khảo sát độ dẫn điện hợp kim cho thấy, độ dẫn điện giảm dần theo mức độ biến dạng Sự phụ thuộc độ dẫn điện vào mức độ biến dạng Hình Biến dạng dẻo làm tăng khuyết tật mạng tinh thể, làm nhỏ hạt dẫn đến gia tăng biên giới hạt, làm tăng mức độ cản trở chuyển động hạt mang điện, làm giảm tính dẫn điện hợp kim [9-12] Hình Tổ chức tế vi hợp kim АМц sau ủ đồng nhiệt độ (560±5)oC h Tiến hành biến dạng phương pháp cán nguội mẫu hợp kim АМц với mức độ biến dạng khác từ (10-70)% Sự phụ thuộc độ cứng hợp kim vào mức độ biến dạng nguội Hình Kết thực nghiệm cho thấy, độ cứng hợp kim tăng lên theo mức độ Tổ chức tế vi hợp kim АМц sau biến dạng nguội với mức độ biến dạng 40 70% cho Hình Giản đồ nhiễu xạ tia X hợp kim sau biến dạng 70% cho Hình Hình Sự thay đổi độ dẫn điện hợp kim АМц sau biến dạng cán nguội Với mức độ biến dạng tăng, hạt bị kéo dài theo phương biến dạng Tổ chức tế vi hợp kim chứa pha MnAl6 phân tán dung dịch rắn nhôm Trang 287 HỘI NGHỊ KHCN TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017 Ngày 14 tháng 10 năm 2017 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM Hình Tổ chức tế vi hợp kim АМц sau biến dạng cán nguội 40% Hình Tổ chức tế vi hợp kim АМц sau biến dạng cán nguội 70% Hình Giản đồ nhiễu xạ tia X hợp kim АМц sau biến dạng cán nguội 70% KẾT LUẬN Hợp kim nhôm АМц sau đúc (700±10)oC ủ đồng nhiệt độ (560±5)oC có tính dẻo tốt, chịu gia cơng biến dạng nguội với mức độ biến dạng lên đến 70% Độ cứng hợp kim tăng lên theo mức độ biến dạng, độ dẫn điện lại giảm xuống Với mức độ biến dạng nguội 70%, độ cứng độ dẫn điện hợp kim đạt 68,6 HV3 (tăng so với 35,1 HV3 trạng thái ủ) 36,8 %IACS (giảm so với 45,6 %IACS trạng thái ủ) Tổ chức tế vi bao gồm pha dung dịch rắn  pha phân tán MnAl6 Các kết sở bước đầu để nghiên cứu chế tạo bán thành phẩm dạng cán, cán dây chuốt nguội ứng dụng lĩnh vực chế tạo máy, kỹ thuật điện, cơng nghiệp hóa chất lĩnh vực quân Trang 288 TÀI LIỆU THAM KHẢO Parson, N., and R Ramanan Optimising AA3003 for extrudability and grain size control Extrusion Technology for Aluminum Profiles Foundation, 2008 Lacaze, J., S Tierce, M.C Lafont, Y Thebault, N Pebere, G Mankowski, C Blanc, H Robidou, D Vaumousse, and D Daloz Study of the microstructure resulting from brazed aluminium materials used in heat exchangers Materials Science and Engineering A, 2005, 413-414, pp 317-321 P A Hollinshead and T Sheppard Substructure morphology in aluminium alloys HỘI NGHỊ KHCN TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017 Ngày 14 tháng 10 năm 2017 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM AA 3003 and AA 3004 Mater Tech (1987) 1019-1024 Sci Hsin-Wen Huang, Bin-Lung Ou and Cheng-Ting Tsai Effect of Homogenization on Recrystallization and Precipitation Behavior of 3003 Aluminum Alloy Materials Transactions, Vol 49, No (2008) pp 250-259 M Pokova, M Cieslar, J Lacaze Enhanced AW3003 Aluminum Alloys for Heat Exchangers WDS'11 Proceedings of Contributed Papers, 2011, Part III, pp 141146 Ney Jose Luiggi Isothermal Precipitation of Commercial 3003 Al Alloys Studied by Thermoelectric Power Metallurgical and Materials Transactions B, Vol 28B (February 1997), pp 125-133 Patent CA 2725837 A1 Al-Mn based aluminium alloy composition combined with a homogenization treatment Publication date: Dec 17, 2009 Patent EP 2305397 A2 Homogenization and heat-treatment of cast metals Publication date: Apr 6, 2011 Nguyễn Khắc Xương Vật liệu kim loại màu Hà Nội: NXB KHKT, 2003 10 Калачев Б.А., Ливанов Б.А., Елагин В.И Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов М.: МИСиС, 2005 г 11 B D Long, M Umemoto, Y Todaka, R Othman, H Zuhailawati Fabrication of high strength Cu–NbC composite conductor by high pressure torsion Materials Science and Engineering A 528 (2011) 1750-1756 12 B D Long, R Othman, M Umemoto, H Zuhailawati Spark plasma sintering of mechanically alloyed in situ copper–niobium carbide composite Journal of Alloys and Compounds 505 (2010) 510-515 DETERMINING TECHNOLOGICAL PROPERITES OF AMts (АМц) ALUMINUM ALLOY FOR SPECIAL APPLICATIONS ABSTRACT In this paper, the results of determining technological properties and the changes in microstructure and properties of AMts aluminum alloy are reported The experimental results showed that, casting and homogenizing temperatures of AMts aluminum alloy were at temperature of (700±10)oC and (560±5)oC, respectively Alloy has an excellent ductility, and can be subjected to cold rolling of 70% in reduction By cold-rolling degree of 70%, the alloy hardness increases from 35.1 HV3 to 68.6 HV3, whereas electrical conductivity decreases from 45.6% IACS to 36.8% IACS as compared to the alloy in annealed condition These results are the basic to manufacture semi-finished products, including plates, sheets, rods and wires, which can be used for mechanical engineering, electrical engineering, chemical industry, especially in the military field Keywords: АМts aluminium alloy, casting, homogenizing, cold rolling, hardness, electrical conductivity Trang 289 ... [3,6-8] Nhiệt độ ủ đồng với hợp kim nhôm АМц nghiên cứu lựa chọn cụ thể (560±5)oC Sau ủ đồng nhất, độ cứng hợp kim đạt khoảng 35,1 HV3 Tổ chức tế vi hợp kim АМц sau ủ đồng cho Hình Theo [3,5], dung... thuộc độ cứng hợp kim vào mức độ biến dạng nguội Hình Kết thực nghiệm cho thấy, độ cứng hợp kim tăng lên theo mức độ Tổ chức tế vi hợp kim АМц sau biến dạng nguội với mức độ biến dạng 40 70% cho Hình... tế vi hợp kim АМц sau biến dạng cán nguội 70% Hình Giản đồ nhiễu xạ tia X hợp kim АМц sau biến dạng cán nguội 70% KẾT LUẬN Hợp kim nhôm АМц sau đúc (700±10)oC ủ đồng nhiệt độ (560±5)oC có tính