Bản chất quá trình biến tính và ổn định công nghệ sản xuất Silumin sau cùng tinh Bản chất quá trình biến tính và ổn định công nghệ sản xuất Silumin sau cùng tinh Bản chất quá trình biến tính và ổn định công nghệ sản xuất Silumin sau cùng tinh luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp
Nguyễn hồng hảI Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội Luận văn thạc sỹ khoa häc Ngµnh: kü tht vËt liƯu kü tht vËt liệu Bản chất trình biến tính ổn định s¶n xt silumin sau cïng tinh Ngun hång h¶i 2004 – 2006 Hµ néi 2006 Hµ néi - 2006 mơc lơc Trang Lời nói đầu CHƯƠNG NHƠM 0.1.Vai trị nhơm 0.2.Sự cần thiết đầu tư phát triển ngành công nghiệp nhôm 0.3 TÝnh chÊt nhôm 0.4 Phân loại hợp kim nhôm CH ƯƠNG SILUMIN SAU CÙNG TINH 10 1.1 Gi¶n đồ trạng thái tổ chức 10 1.2 ảnh hưởng silic số nguyên tố tới tổ 14 chøc vµ tÝnh chÊt cđa silumin 1.3 TÝnh chÊt chung cđa Silumin 17 1.4 BiÕn tÝnh silumin 24 Ch¬ng Cơ sở lý thuyết trình biến 30 tính 2.1 Kim loại lỏng tính chất kim loại lỏng 30 2.2 Sự chuyển biến pha đông đặc 32 2.3 Sự hình thành phát triển mầm 36 2.3.1 Hình thành mầm nội sinh 36 2.3.2 Sự hình thành mầm ngoại sinh 40 Chương Biến tính silumin sau cïng tinh 47 3.1 ChÊt biÕn tÝnh t¹o mầm kết tinh 47 3.1.1 ảnh hưởng phốt biÕn tÝnh silumin sau 49 cïng tinh 3.1.2 NhiÖt động học trình hòa tan tạo pha cđa 50 phèt hƯ Al-Si 3.2 Mét sè yếu tố ảnh hưởng khác 52 3.2.1 ảnh hưởng hàm lượng phốt đến kích thước 52 tinh thể Si sơ cấp 3.2.2 ảnh hưởng thời gian biến tính 54 3.2.3 ảnh hưởng nhiệt độ biến tính 55 3.3 Kết luận 55 Chương Mục đích, đối tượng, Phương pháp, 57 nội dung điều kiện nghiên cứu 4.1 Mục đích, đối tượng, phương pháp, nội dung điều kiện 57 nghiên cứu 4.2 Điều kiện nghiên cứu cụ thể 59 4.2.1 Chế tạo hợp kim trung gian(HKTG) Al-Cu-P, Al-P 59 4.2.2 NÊu vµ biÕn tÝnh silumin 61 chương Kết thí nghiệm thảo luËn 63 5.1 C¬ chÕ biÕn tÝnh silumin sau cïng tinh 63 5.2 BiÕn tÝnh silumin AlSi18 71 5.2.1 ¶nh hëng cđa lỵng chÊt biÕn tÝnh tíi tỉ chøc Si 71 silumin 5.2.2 ảnh hưởng lượng chất biến tính đến tính 74 silumin sau tinh 5.2.2 ảnh hưởng lượng chất biến tính đến c¬ tÝnh cđa 74 silumin sau cïng tinh 5.2.4 Gi·n nở nhiệt 78 5.2.5 ảnh hưởng nguyên tố hợp kim Cu, Ni, Mg 79 5.3 Kết áp dơng 80 5.3.1 Phèi liƯu 80 5.3.2 Th«ng sè c«ng nghƯ 80 5.3.3 KÕt qu¶ 81 5.4 KÕt ln 83 Luận văn th¹c sü khoa häc -1- Lời nói đầu Hiện nước ta có nhu cầu lớn ngày tăng nhôm kim loại sản phẩm từ nhôm hợp kim nhôm Tỷ lệ bình qn nhu cầu nhơm so với nhu cầu thép để phát triển kinh tế khoảng 3-4% Hiện năm tiêu thụ 10 vạn nhơm loại, dư tính đến năm 2010 cần khoảng 25 vạn tấn, năm 2015 vào khoảng 40 vạn Trong nhơm loại vật liệu đắt - khoảng 1800 USD/tấn, chưa sản xuất nhôm nên hàng năm nước ta tốn hàng trăm triệu USD để nhập nhôm Trong họ kợp kim nhơm đúc, hợp kim nhơm silíc hay cịn gọi silumin đóng vai trị quan trọng Đây loại hợp kim có độ chảy lỗng tốt, độ sệt thấp, tính thay đổi sử dụng rộng rãi đúc tạo hình Silumin hợp kim chủ yếu nhơm lượng silíc cho thêm Thành phần silíc hợp kim 11% gọi silumin trước tinh, từ 11-13% gọi silumin tinh nhiều 13% gọi silumin sau tinh Một vài nguyên tố khác sắt, đồng, magiê, niken … đưa thêm vào nhằm đạt tính tính đúc tối ưu Silumin tinh gần tinh nghiên cứu nhiều hợp kim thể tính chất ưu việt Tuy nhiên chất lượng hợp kim nhơm nâng cao phương pháp biến tính chế độ nhiệt luyện thích hợp Trong năm gần đây, hợp kim silumin sau nhận quan tâm rộng rãi trung tâm nghiên cứu sở sản xuất Ở Việt Nam nay, sở sản xuất (ví dụ: Nhà máy khí Ngơ Gia Tự, Cơ khí nơng nghiệp Hà Tây, Viện Công nghệ Bộ công nghiệp…) chủ yếu sử dụng silumin trước tinh tinh Một số nơi Nhà máy phụ tùng ôtô số 1, công ty liên doanh Việt Nhật có sử dụng silumin sau tinh Ngun Hång H¶i Kü tht vËt liƯu 2004-2006 Luận văn th¹c sü khoa häc -2- Tuy nhiên cơng nghệ sản xuất, ngun liệu đầu vào phía đối tác cung cấp hồn tồn, cơng nghệ biến tính chưa đạt hiệu chất lượng theo yêu cầu Trên nhu cầu thực tiễn đó, tác giả đồ án tập trung nghiên cứu silumin, đặc biệt silumin sau tinh có sử dụng phốt làm chất biến tính thơng qua hợp kim trung gian (HKTG) Qua đưa kết luận mối quan hệ chất biến tính với tính chất silumin sau tinh, đặc biệt ý nghĩa việc biến tính tạo mầm cho tinh thể silíc sơ cấp hợp kim silumin sau tinh phốt Ngun Hång H¶i Kü tht vËt liƯu 2004-2006 Luận văn th¹c sü khoa häc -3- CHƯƠNG NHƠM 0.1 Vai trị nhơm/7/ Nhơm bốn kim loại màu bao gồm nhơm, đồng, chì kẽm Về khối lượng sản xuất nhu cầu sử dụng nhơm đứng sau thép Nhơm thay cho thép, kim loại màu đắt tiền số vật liệu đắt đỏ khác số ngành điện, công nghiệp xây dựng, chế tạo thiết bị vận tải, đồ gia dụng, vật liệu bao gói … Nhôm sử dụng nhiều công nghiệp Quốc phịng Do coi nhơm vật liệu chiến lược 0.2 Sự cần thiết đầu tư phát triển ngành công nghiệp nhôm Về mặt tài nguyên, quặng bauxite tài nguyên lớn quan trọng nước ta Trữ lượng quặng bauxite Việt Nam vào khoảng tỷ – nước đứng đầu giới Việt Nam lại nằm khu vực có nhu cầu nhập nhơm lớn, nhu cầu ổn định lâu dài Phát triển ngành cơng nghiệp nhơm có tác động mạnh đến phát triển kinh tế sở phát triển ngành công nghiệp liên quan Bảng 0.1 Trữ lượng quặng bauxite số nước (không kể Việt Nam) /4/ Tên nước Trữ lượng (tỷ tấn) Tỉ lệ (%) Ghi nê 7.4 30 Brazil 3.9 16.3 Úc 3.8 15 Jamaica 2.0 8.3 Ngun Hång H¶i Kü tht vËt liƯu 2004-2006 Luận văn th¹c sü khoa häc -4- Ấn Độ 0.77 3.2 Trung Quốc 0.72 Guyana 0.70 2.9 Surinam 0.58 2.4 Venezuela 0.32 1.0 Nga 0.20 0.8 Mỹ 0.02 0.1 Các nước khác 4.1 17.0 Tổng cộng 24.5 100 Bảng 0.2 Tình hình sản xuất nhơm số nước /4/ Tên nước Tổng công suất Lượng sản xuất Tỷ lệ sử (tấn/năm) (tấn/năm) dụng * (%) Mỹ 119 500 576 300 62.54 Canada 714 000 684 000 98.89 133 000 133 000 100 Mỹ la tinh 364 600 283 000 96.50 Châu Âu 431 500 370 500 98.60 CIS (các QG 066 000 805 400 93.59 Châu đại dương NguyÔn Hång Hải Kỹ thuật vật liệu 2004-2006 Lun thạc sỹ khoa häc -5- độc lập) Trung Quốc 019 600 499 000 90.53 Trung Đông 373 000 283 000 93.45 Ấn Độ 772 000 759 000 98.30 Indonesia 225 000 210 000 93.30 Châu Phi 603 000 213 000 75.67 29 821 200 26 766 200 ~90 Tổng cộng * Tû lƯ s¶n xt hiƯn so với tổng công suất 0.3 Tính chất nhôm /1/ Nhôm kim loại nhóm III, số thứ tự 13 bảng tuần hòan Mendeleep Cấu hình điện tử nhôm là: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 Thế ion hóa điện tử lớp 3p nhỏ, khoảng 5,98eV Điều giải thích nhôm lại dẫn điện tốt Nhôm có khả dẫn nhiệt tốt Nhôm có trọng lượng riêng 2,7 g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 6600C, độ dẫn nhiệt 200C 210 W/m 0C điện trở riêng 0,028.10-6 m Nhôm dẻo bền, thí dụ, sau cán nguội, nhôm 99,996% có độ bền khoảng 114 MPa độ dÃn dài khoảng 5,5% Sau ủ, độ bền nhôm 48 MPa độ dÃn dài tăng đến 48% Nhiệt độ kết tinh lại nhôm phụ thuộc vào lượng tạp chất mức độ biến dạng Nhôm 99,994% sau biến dạng 40%, bắt đầu kết tinh lại 1500C kết thúc 2700C Nguyễn Hồng Hải Kü tht vËt liƯu 2004-2006 Luận văn th¹c sü khoa học -6- nhiệt độ thường, nhôm bao bọc lớp màng oxyt nhôm có cấu o trúc xít chặt, với chiều dày khoảng 40-100 A Do cấu trúc xít chặt liên kết bền với nhôm phía trong, màng oxyt có tác dụng bảo vệ chống ăn mòn tốt gây thụ động hóa mạnh nhiều môi trường điện ly Bởi vậy, nhôm nguyên chất dùng làm lớp bọc chi tiết làm việc điều kiện ăn mòn môi trường điện ly có độ pH khoảng Trong kỹ thuật áp dụng công nghệ anôt hóa nhằm tạo màng oxyt nhôm xít chặt để bảo vệ nhôm hợp kim nhôm có hiệu Trong nhôm sạch, tạp chất đáng ý sắt silic Lượng sắt nhôm 0,05% sinh hợp chất FeAl3 hình kim dòn Hợp chất làm giảm độ dẻo giảm khả chống ăn mòn nhiều Silic nhôm với sắt tạo thành pha liên kim (AlFeSi) kết tinh dạng khung xương (AlFeSi) hình kim thô to, làm giảm độ dẻo nhôm Do pha có điện điện cực khác so với nhôm nền, nhôm có chứa tạp chất sắt silic có tính chống ăn mòn nhiều Có thể hạn chế tác hại sắt cách cho thêm vào nhôm lượng nhỏ mangan để hình thành pha liên kim AlFeSiMn dạng hạt tập trung, ảnh hưởng đến tính dẻo Trong kỹ thuật, nhôm phân loại theo tiêu chuẩn TCVN 1659-75 Bảng 0.3 Thành phần nhôm sạch./1/ Tạp chất (%) TCVN Theo 1659-75 LX Al Al99,999 A999 99,999 Al99,995 A995 99,99 TT Nguyễn Hồng Hải Fe Si Phân loại Sạch đặc biệt 0,0015 0,0015 S¹ch cao Kü tht vËt liƯu 2004-2006 Luận thạc sỹ khoa học - 72 - 180 Độ hạt silíc sơ cấp [m.10exp-6] 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 Lỵng D phèt silumin [%] Hình 5.10 ảnh hưởng lượng Pdư Silumin 16%Si tíi kÝch thíc Si1 ( – Theo tài liệu/7/; Theo số liệu nghiên cứu ) Đúc khn cát, khơng biến tính (x100) Khn cát, biến tính 10% AlCuP ( x100) Hình 5.11: Ảnh tổ chức silumin 18%Si, đúc khuôn cát Kết đạt tương tự với hợp kim silumin 18%Si , đây, lượng chất biến tính thích hợp đạt khoảng 6-10% HKTG AlCuP Như vậy, tăng lượng Si silumin sau tinh, để tổ chức Si1 nhận nhỏ mịn, cần tăng lượng chất biÕn tÝnh Ngun Hång H¶i Kü tht vËt liƯu 2004-2006 Luận văn th¹c sü khoa häc - 73 - Đúc khn kim loại, khơng biến tính x100 Khn kim loại, biến tính 10% AlCuP x100 160 10 %P 140 120 100 80 60 Khuôn cát 40 20 Khu«n KL 0 10 Lượng HKTG AlCuP [%] 70 Độ hạt silíc sơ cấp [m.10exp-6] Độ hạt silíc sơ cấp [m.10exp-6] Hỡnh 5.12: Ảnh tổ chức silumin 18%Si, khuôn kim loại 12 60 50 40 30 20 10 10 15 20 25 30 Lỵng HKTG AlP [%] Hình 5.13 Ảnh hưởng lượng chất biến tính đến kích thước hạt silíc s cp Kích thước hạt Si1 đúc khuôn kim loại nhỏ mịn khuôn cát đúc khuôn kim loại tốc độ nguội lớn Trong khuôn cát, mẫu biến tính 10%HKTG cho tổ chức nhỏ mịn đồng cả, đạt giá trị tương ứng khuôn kim loại Nguyễn Hồng Hải Kỹ thuật vật liƯu 2004-2006 Luận văn th¹c sü khoa häc - 74 - Khi khảo sát tổ chức tinh silumin, ®ỵc biÕn tÝnh b»ng 10% HKTG AlCuP, ta thÊy: díi t¸c dơng biÕn tÝnh cđa P, c¸c tinh thĨ Si tinh trở nên nhỏ mịn, tương tự biÕn tÝnh b»ng Na So s¸nh t¸c dơng cđa c¸c chất biến tính AlCuP AlP ta thấy hiệu biến tính AlCuP tốt hơn, lượng phốt HKTG cao Từ hình 5.13 ta thấy, với kích thước hạt lượng HKTG AlP cÇn dïng nhiỊu gÇn gÊp lÇn so với HKTG AlCuP b ảnh hưởng lượng chất biến tính đến tính silumin sau tinh Bảng 5.2 Kết thử tính Số Hợp Lượng TT kim chÊt biÕn Khu«n L1 φ P HB /mm/ /mm/ /Kg/ A5 Rm /%/ MPa 196.2 tÝnh% AlSi11,5 Kh«ng K loại 60,03 10.0 1275 156 0.05 AlSi17 Không K.lo¹i 60,05 10.0 1230 162 0.083 162.4 AlSi16 0,002%P K.lo¹i 60,04 10.0 1230 217 0.067 179.6 AlSi16 0,004%P - 60,02 10.0 1705 207 0.03 AlSi16 0,0045%P - 60,04 10.0 1740 174 0.067 189.8 AlSi17 0,002%P - 60,02 10.2 1540 143 0.03 150.4 AlSi17 0,003%P - 60,06 10.0 1725 197 0.1 187.3 AlSi17 0,004%P - 60,02 10.0 1105 172 0.03 135.7 AlSi18 2,0%P* K loại 60,05 10 900 0,083 112,5 Nguyễn Hồng Hải 193 186.7 Kü tht vËt liƯu 2004-2006 Luận văn th¹c sü khoa häc - 75 - 10 AlSi18 3,0%P* - 60,04 10 1030 201 0,067 128,7 11 AlSi18 6,0%P* - 60,02 10,1 1250 221 0,03 12 AlSi18 10,0%P* - 60,04 10 1380 215 0,067 169,1 13 AlSi20 10,0%AlP - 50.05 10 665 57.78 0.10 84.71 14 AlSi20 15.0%AlP - 50.04 10 750 95.56 0.08 95.54 15 AlSi20 20.0%AlP - 50.02 10 900 111.6 0.04 114.6 16 AlSi20 25.0%AlP - 50.03 10 1220 139.3 0.06 155.4 153,1 ∗ : Lỵng HKTG AlCuP (1-1.5%P) 180 240 160 HB 200 180 Rm [MPa], HB Rm [MPa], HB 220 Rm 160 140 120 HB 120 100 80 60 100 40 a Rm 140 10 Lỵng dïng HKTG AlCuP 12 14 b 10 15 20 25 30 Lỵng dïng HKTG AlP [%] a AlSi18; b AlSi20 Hình 5.14 ảnh hưởng lượng chất biến tính đến tính silumin sa cựng tinh Kết cho thấy, tăng hàm lượng chất biến tính, độ bền, độ cứng, độ dÃn dài silumin sau tinh co xu hướng tăng Tuy nhiên, giá trị đạt hai loại HKTG khác rõ rệt HKTG cho kết biến tính tốt Nguyễn Hồng Hải Kỹ thuật vật liệu 2004-2006 Luận văn th¹c sü khoa häc - 76 - nhiều so với HKTG AlP Điều dễ giảI thích lượng phốt HKTG AlCuP nhiều gÇn gÊp ba lÇn AlP Khi biÕn tÝnh b»ng HKTG AlCuP, độ bền độ dÃn dài silumin chứa 18%Si đạt giá trị tối ưu thành phần tương ứng 6% HKTG Về mặt nhiệt động học giản đồ trạng thái nguyên Al-Si-P, độ hoà tan P Al nhỏ Độ hoà tan P nhôm phụ thuộc vào nhiều yếu tố chủ yếu hàm lượng Si hợp kim nhiệt độ biến tính Với thành phần Si định nhiệt độ định, có lượng P hoà tan Al lỏng Chính lượng P hoà tan tham gia vào phản ứng bao tinh để tạo thành AlP, làm tâm mầm kết tinh Khi tăng lượng dùng HKTG biến tính, số lượng tâm mầm kết tinh AlP tăng Do tổ chức hạt mịn tính cải thiện Tuy nhiên, sau đạt giá trị bÃo hòa(6-10% HKTG) có tăng lượng HKTG tiếp tục tăng độ bền độ dÃn dài Khi đúc khuôn kim loại, vật đúc có tốc độ nguội lớn hơn, hiệu biến tính cao hơn, cần dùng chất biến tính thu hiệu cao Bởi vậy, đúc khuôn kim loại, giá trị tối ưu tính đạt dùng HKTG c ảnh hưởng đến độ mài mòn Độ mài mòn hợp kim giảm tăng %Si hợp kim (hình 5.15) Độ mài mòn Silumin sau cïng tinh Ýt h¬n nhiỊu cđa silumin cïng tinh Khi tăng lượng biến tính P, tác dụng làm nhỏ phân bố hạt Si1, làm tăng độ cứng hợp kim mà độ mòn chúng giảm Với silumin chứa 17-18%Si, biến tính ®đ (0,045%P d víi Silumin17%Si vµ 10%HKTG AlCuP víi silumin 18%Si), độ mòn chúng nhỏ Độ mài mòn giảm tăng lượng dùng HKTG Như đà trình bày, hợp kim AlSi18-20, lượng Nguyễn Hồng Hải Kỹ thuật vật liệu 2004-2006 Lun thạc sü khoa häc - 77 - dïng HKTG kho¶ng 6-10% độ bền độ dÃn dài đạt giá trị tối ưu, có nghià 6% AlCuP, lượng P dư tăng không đáng kể độ hoà tan P đà đạt giá trị bÃo hoà Lượng HKTG có tăng không thay đổi đáng kể độ mài mòn silumin Bảng 5.3 Kết đo độ mài mòn TT Mẫu Biến tính Độ mài mòn [g/cm2h] AlSi17 Kh«ng biÕn tÝnh 0.035 AlSi17 0,0010%P 0.028 AlSi17 0,0045%P 0.019 AlSi18 0,0072%P 0.019 AlSi18 0,0120%P 0.016 AlSi20 10%AlP 0.0253 AlSi20 15%AlP 0.0251 AlSi20 20%AlP 0.0249 Ghi chó: Sè liƯu – : %P biÕn tÝnh Sè liÖu – : %HKTG AlP đưa vào biến tính Hỡnh 5.15 ảnh hưởng lượng HKTG đến độ mài mịn §é mài mòn [g/cm2.h] 0.04 0.035 0.03 0.025 0.02 0.015 0.01 Sè thø tù mÉu Ngun Hång H¶i Kü tht vËt liƯu 2004-2006 Luận văn th¹c sü khoa häc - 78 - d Gi·n në nhiƯt./9/ H×nh 5.16 chØ râ mèi quan hệ thành phần Si silumin, biến tÝnh b»ng P víi hƯ sè gi·n në nhiƯt cđa hợp kim từ nhiệt độ phòng tới 300 0C Rõ ràng : độ giÃn nở nhiệt hợp kim phụ thuộc vào nhiệt độ theo quan hệ bậc nhất, nghĩa tăng nhiệt độ làm việc, hệ số giÃn nở nhiệt tăng lên Silumin chứa 17%Si có hệ sè sè gi·n në nhiƯt nhá h¬n nhiỊu silumin cïng tinh ; Sự biến tính làm nhỏ hạt Si1 đồng thời góp phần làm giảm đáng kể hệ số sè gi·n në nhiƯt cđa hỵp kim a.10-4[m/mK] 23 22 21 20 19 18 17 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 0C]/C/ NhiƯtNhi?t ®é [Đ? Hình 5.16 Mối quan hệ độ giãn nở nhiệt với nhiệt độ Silumin tinh(1), Silumin chứa 17%Si, khơng biến tính (2), biến tính với lượng P dư 0.002% 0.0045%(4) Các nghiên cứu ảnh hưởng lượng chất biến tính tới tính chất học độ bền ®é cøng cđa silumin sau cïng tinh cịng cho thÊy: tăng lượng chất biến tính, kích thước hạt Si1 trở nên mịn hạt, làm tăng độ bền kéo độ cứng silumin Nguyễn Hồng Hải Kỹ tht vËt liƯu 2004-2006 Luận văn th¹c sü khoa häc - 79 - Đối với mác hợp kim nghiên cứu, lượng chất biến tính dư 0,3%, việc tăng %Si tăng kích thước hạt Si1 không đủ lượng chất biến tính nên làm giảm độ bền kéo lại làm tăng độ cứng HB (do tăng số lượng tinh thể Si1 cứng) e ảnh hưởng nguyên tố hợp kim Cu, Ni, Mg Bảng 5.4 ảnh hưởng nguyên tố hợp kim đến độ mài mòn silumin 18-20%Si TT Các nguyên tố hợp kim Độ mài mòn [g/cm2h] Không biến tính 0.038 0.05%P 0.0253 0.075%P 0.0251 0.1%P 0.0249 0.0010%P, cã hỵp kim mét lỵng Cu,Ni,Mg 0.028 0.0045%P, cã hỵp kim mét lỵng Cu,Ni,Mg 0.019 0.0072%P, cã hỵp kim mét lỵng Cu,Ni,Mg 0.019 0.0120%P, cã hợp kim lượng Cu,Ni,Mg 0.016 Từ bảng 5.4 ta xây dựng hình 5.17, ảnh hưởng nguyên tố hợp kim đến độ mài mòn silumin sau tinh chứa 18-20%Si Như vậy, độ mài mòn AlSi18-20 chịu ảnh hưởng kết hợp hàm lượng chất biến tính lượng nguyên tố hợp kim đưa vào Việc cho nguyên tố hợp kim nhằm nâng cao tính chống mài mòn silumin sau tinh Ngun Hång H¶i Kü tht vËt liƯu 2004-2006 Luận văn thạc sỹ khoa học - 80 - 0.04 Độ mài mßn [g/cm2.h] 0.035 0.03 0.025 0.02 0.015 0.01 Sè thø tù mÉu Hình 5.17 ảnh hưởng nguyên tố hợp kim đến độ mài mòn silumin 18-20%Si 5.3 Kết áp dụng 5.3.1 Phối liệu: Thành phần silumin ®óc piston xe KAMAZ /%/ 20,58 – 21,19 Si; 2,38 – 2,69 Cu; 0,61 Mn; 0,35 – 0,39 Mg; 0,78 – 0,86 Ni; 73,95 – 74,61 Al 5.3.2 Th«ng sè công nghệ: - Lò nấu: lò nồi đốt than - Nhiệt độ nấu: 8500C - Khử khí tinh luyện hỗn hợp muối: 15% Cryolit, 25%KCl, 60%NaCl.Nhiệt độ chảy cña xØ 6600C - BiÕn tÝnh: 10% HKTG AlCuP(~20%Cu, 1.2-1.5%P) NhiƯt ®é biÕn tÝnh 8500C Thêi gian biÕn tÝnh 10 Thêi gian rãt 50 Ngun Hång H¶i Kü tht vËt liƯu 2004-2006 Luận văn th¹c sü khoa häc - 81 - Độ bền Rm /MPa/ 160 Độ dẻo 120 A5/%/ Rm 140 100 3,0 30 Kt h¹t Si 80 60 Kích thước hạt Si /àm/ A5 2,0 20 40 20 1,0 10 12 17 22 27 32 37 42 47 52 57 62 Thêi gian chê rãt /phót/ 67 Hình5.18 Ảnh hưởng thời gian chờ rót đến kích thước hạt Si1 , độ bền kéo độ dẻo Piston Hình 5.19 Ảnh tổ chức silumin(20%Si) sau biến tính.(X 100) 5.3.3 KÕt qu¶ : Đà đúc thành công 10 piston Nhà máy Phụ tùng Ôtô số Cơ tính Piston thể hình 5.16 Độ dẻo đạt xấp xỉ 2% Độ hạt xấp xỉ 20 m Nguyễn Hồng Hải Kỹ thuật vật liệu 2004-2006 Lun thạc sü khoa häc - 82 - Hình 5.20 Sản phẩm nghiên cứu Ngun Hång H¶i Kü tht vËt liƯu 2004-2006 Luận văn th¹c sü khoa häc - 83 - 5.4 Kết luận Bằng phương pháp nấu luyện dụng cụ hợp kim hoá buồng kín thích hợp, đà chế tạo thành công HKTG AlCuP (chứa xấp xỉ 1.2-1.4%P) HKTG AlP (chứa xấp sỉ 0.5%P), măc dù phốt nguyên tố nhẹ dễ cháy hao Các tâm mầm kết tinh AlP tồn sẵn HKTG, đồng thời tiếp tục hình thành trình kết tinh, đảm bảo biến tính không cần giữ silumin nhiệt độ cao thời gian dài dùng chất biến tính HKTG CuP Cơ chế trình biến tính silumin sau tinh dự đoán tuân theo phản ứng bao tinh Phản ứng xảy trình biến tính tổng hợp sau: L + AlP L + AlP + Si ViƯc sư dụng photpho hợp kim trung gian AlCuP làm chất biến tính đà đem lại hiệu rõ rệt Đối víi silumin sau cïng tinh 18%Si, dïng lỵng chÊt biến tính thích hợp 6-10%, độ hạt tổ chức tinh thể Si1, tính chất học, độ chịu mài mòn độ giÃn nở nhiệt tương đương với kết đà công bố Thế giới Việc nghiên cứu cho thấy: lượng hoà tan P hợp kim silumin có giới hạn phụ thuộc vào %Si hợp kim Với hàm lượng Si định, nhiệt độ định độ hoà tan P giá trị không đổi đủ để tạo phản ứng bao tinh chứa (AlP) Lượng P dư tồn hợp kim, giữ silumin sau biến tính, chúng tiếp tục tham gia chậm chạp vào phản ứng bao tinh tới đạt giá trị cân bằng, làm tăng thêm số tâm mầm kết tinh AlP Vì vậy, kéo dài thời gian giữ hợp kim sau biến tính sẹ làm nhỏ thêm kích thước hạt Nguyễn Hồng Hải Kỹ tht vËt liƯu 2004-2006 Luận văn th¹c sü khoa häc - 84 - tinh thể Si1 Đà đúc thử 10 piston Công ty Phụ tùng Máy số 1, Thái Nguyên Kết đà thoả mÃn yêu cầu chất lượng đà nhà máy đánh giá cao Vịêc chế tạo thành công hợp kim trung gian AlCuP thúc đẩy trình nghiên cứu ứng dụng silumin sau tinh lên qui mô rộng rÃi Khi Tổng công ty Máy động lực máy nông nghiệp đà nhà nước giao nhiệm vụ nghiên cứu thiết kế chế tạo ôtô nước, đặc biệt chế tạo chi tiết thay cho loại ôtô tải công suất lớn, việc sử dụng silumin sau tinh chế tạo piston lại cã ý nghÜa Ngun Hång H¶i Kü tht vËt liƯu 2004-2006 Luận văn th¹c sü khoa häc - 85 - Tài liệu tham khảo Tiếng Việt Nguyễn Hữu Dũng (2006) Hợp kim đúc NXB KHKT Nguyễn Hồng Hải, Nguyễn Văn Ngọc (2004) Đồ án tốt nghiệp Bm VL&CN §óc K44 – trêng §HBK HN TS D¬ng Träng Hải, PGS Nguyễn Hữu Dũng, PGS Nguyễn Hồng Hải (2003); Cơ sở lý thuyết trình đúc ; NXB KHKT Héi KHKT ViƯt Nam (4/2004) Tun tËp b¸o cáo hội nghị KHCN Phạm Quang Lộc(1972) Đúc gang hợp kim màu ĐHBKHN Nguyễn Thanh Lưu, Nguyễn Trung Kiên(2003) Đồ án tốt nghiệp Bm VL&CN Đúc K43 Trường ĐHBK HN Nguyễn Văn Phòng (2006) Đồ án tèt nghiƯp Bm VL&CN §óc K46 – trêng §HBK HN GS.TSKH Nguyễn Văn Thái (6/2006), báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Mà số: B2002-28-55 GS.TSKH Nguyễn Văn Thái (2003), Bi giảng công nghệ nấu hợp kim 10 PGS.TS Nguyễn Khắc Xương, GS.TSKH Nguyễn Văn TháI (1992).Vật liệu kim loại NXB ĐHBK-HN 11 GS.TS Nguyễn Khắc Xương(2003) Vật liệu kim loại màu NXB KHKT TiÕng Anh 12 IB.Fershtate Aluminium Alloy (1984).page 145 - 152 Ngun Hång H¶i Kü tht vËt liƯu 2004-2006 Luận văn th¹c sü khoa häc - 86 - 13 T Onnira, D Ittipon, T Umeda Proceedings of the Eight Asian Foundry congress (October 17-20, 2003) Bangkok, Thailand 14 W Vogel, W Schneider, Giesserei 78, Nr.23, (1991) S.848-852 15 www.google.com Keywords: introduction to aluminum-silicon casting alloy Ngun Hång H¶i Kü tht vËt liÖu 2004-2006 ... gọi silumin trước tinh, từ 11-13% gọi silumin tinh nhiều 13% gọi silumin sau tinh Một vài nguyên tố khác sắt, đồng, magiê, niken … đưa thêm vào nhằm đạt tính tính đúc tối ưu Silumin tinh gần tinh. .. Qua đưa kết luận mối quan hệ chất biến tính với tính chất silumin sau tinh, đặc biệt ý nghĩa việc biến tính tạo mầm cho tinh thể silíc sơ cấp hợp kim silumin sau tinh phốt Ngun Hång H¶i Kü tht... chøc Si 71 silumin 5.2.2 ảnh hưởng lượng chất biến tính đến tính 74 silumin sau tinh 5.2.2 ảnh hưởng lượng chất biến tính ®Õn c¬ tÝnh cđa 74 silumin sau cïng tinh 5.2.4 GiÃn nở nhiệt 78 5.2.5 ảnh